[发明专利]基于锁相环的交错同步采样实时补偿装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统中所用的同步采样实时补偿装置和方法，尤其涉及一种基于锁相环的交错同步采样实时补偿装置及其方法。

背景技术

在将模拟量转换为数字量的过程中存在“地”通道的零点补偿，即将“地”通道采样的数字量作为标准的数字零来校准补偿采样其他模拟量的数字量结果。传统的补偿方法一般为：在采样其他模拟量之前先采样“地”，然后以此值来作为以后采样的参考，该值在以后的采样过程中一般不会变化。由于外界干扰以及数字高频信号对模拟地的干扰等因素，模拟参考“地”往往存在波动，上述补偿方式由于对采样的模拟量不是实时动态补偿，所以在一定程度上对由于“地”的波动造成的采样误差的抑制效果不是很理想。

发明内容

本发明的目的就是为了解决目前在模数转换时现有补偿方式对采样误差抑制效果不好等问题，同时兼顾同步采样的要求，提供一种具有结构简单，使用方便，可有效抑制采样误差，实现实时补偿等优点的基于锁相环的交错同步采样实时补偿装置及其方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于锁相环的交错同步采样实时补偿装置，它包括二阶低通滤波电路、过零电压比较电路、锁相环电路、分频电路、微处理器采样控制电路、AD转换电路以及模拟多路开关电路；其中，二阶低通滤波电路输入端接收电网同步信号，其输出端依次与过零电压比较电路和锁相环电路连接，锁相环电路与分频电路双向闭环连接；同时分频电路输出端还与微处理器采样控制电路连接，该电路输出端与模拟多路开关连接，该模拟多路开关输入端还与地信号和电压电路输入通道连接，其输出端与AD转换器输入端连接，AD转换器输出端与微处理器采样控制电路的输入端连接。

所述二阶低通滤波电路滤除电网中的二次及二次以上的谐波，得到纯净的基波信号。

所述过零电压比较电路将二阶低通滤波器的基波信号转换为方波信号。

所述锁相环电路和分频电路对信号进行同步倍频，其可为128或256或512等倍频。

微处理器采样控制电路为DSP电路，它依据锁相环的同步倍频信号控制模拟多路开关电路交错地切换地信号和有效电源电流信号，以进行交错AD转换。

一种基于锁相环的交错同步采样实时补偿装置的补偿方法，它的方法为，

1)电网同步信号经过二阶有源低通滤波器，滤除电网中的二次及二次以上的谐波，从而得到纯净的基波信号，过零电压比较电路负责将二阶低通滤波器得到的基波信号转换为方波信号，输出给后端的锁相环及分频电路进行基于电网频率的倍频；

2)锁相环对信号同步倍频后触发微控制器采样中断；

3)判断中断是否为奇数次；如果是，则采样“地信号”通道，通道切换；如果不是，则采样有效数据通道，通道切换；

4)实时校正后得出新的校正采样值进行计算。

所述步骤2)中，锁相环将电网频率同步倍频到设定值后，微处理器采样控制电路以该方波信号作为采样周期的控制信号，即在信号的上升沿进行数据采样，通过上述交替采样，微控制器以当前次所采集的“地”信号的数字量来补偿当前次采集的电压电流信号，做到对“地”的实时动态补偿，消除“地”上的纹波对系统采样精度的影响。

本发明提出了一种新型的补偿方法，即基于锁相环的交错同步采样实时补偿技术。整个系统由二阶低通滤波电路、过零电压比较电路、锁相环电路、分频电路、微处理器采样控制电路、AD转换电路以及模拟多路开关电路等七部分组成。

电网同步信号经过二阶有源低通滤波器，滤除电网中的二次及二次以上的谐波，从而得到纯净的基波信号，过零电压比较电路负责将二阶低通滤波器得到的基波信号转换为方波信号，输出给后端的锁相环及分频电路进行基于电网频率的同步倍频，此倍频信号(可以为128、256、512等倍频)即做为AD采样的周期信号；得到的倍频信号输出给微控制器部分电路，从而控制AD转换器的采样，同时控制模拟多路开关电路交错地切换“地信号”和“有效电压电流信号”，以进行交错AD转换。

锁相环将电网频率同步倍频到12.8KHz(50Hz×256)，DSP以该方波信号作为采样周期的控制信号，即在信号的上升沿进行数据采样，在所采样的256点中，交错采样系统的“地”信号和电压电流信号。

通过上述交替采样，微控制器以当前次所采集的“地”信号的数字量来补偿当前次采集的电压电流信号，做到对“地”的实时动态补偿，从而能够最大程度的消除“地”上的纹波对系统采样精度的影响。

本发明的有益效果是：结构简单，使用方便，补偿效果好，采用精度高，可满足同步采样的要求。

附图说明