[发明专利]一种基于全数字锁相环的谐振电流相位控制器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及锁相环数字电路领域，尤其涉及一种基于全数字锁相环的谐振电流相位控制器及方法。

背景技术

目前，含多相串联谐振逆变器电源系统在高频交流分布式供电系统、旋转磁场发生装置和分区感应加热等领域广泛应用，在这些应用场合都对各相串联谐振逆变器输出的中高频交流正弦电流或电压的相位或相位差的控制提出了较高的要求。当前对于这类交流电压或电流信号的相位控制并没有太多的相关研究。

传统的方法主要包括基于分立器件的模拟方法和基于数字芯片的数字方法两种，前者一般采用由模拟乘法器和低通滤波器组成的电路检测被控信号与参考信号之间的相位差，以该电路输出的信号作为相位调制信号与载波信号进行比较，从而得到逆变电路的驱动信号；后者一般采用数字芯片编程实现对被控信号和相位参考信号之间相位差的检测，逆变电路的驱动信号的相位由相位控制器的传递函数决定。

基于分立器件的模拟方法在被控信号的频率较高时很难保证相位控制的精确度；基于数字芯片的数字方法的相位控制器参数对于谐振负载参数非常敏感，在负载参数在较大的范围变化的应用场合，很难构建在全范围适用的相位控制器传递函数。因此，如何实现对中高频且负载参数在较大范围内变化应用场合的谐振电流相位控制是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于全数字锁相环的谐振电流相位控制器及方法，适用于采样锁相技术对串联谐振逆变器输出电压或电流进行相位控制的应用场合。

本发明实施例提供了一种基于全数字锁相环的谐振电流相位控制器，包括全数字锁相环、相位参考信号发生器、幅值检测模块、相位反馈信号切换模块和驱动脉冲产生模块；

所述相位参考信号发生器的输出端连接所述全数字锁相环；

所述全数字锁相环与所述相位反馈信号切换模块连接，形成电路回路；

所述相位反馈信号切换模块的输入端连接所述幅值检测模块；

所述驱动脉冲产生模块连接所述全数字锁相环的输出端。

优选地，还包括通信模块，

所述通信模块分别连接所述相位参考信号发生器和所述全数字锁相环。

优选地，

所述全数字锁相环包括数字鉴相器、随机游走滤波器(random walk filter)、模值K控制模块、PI控制器、变N值分频器和时钟分频器；

所述时钟分频器连接所述数字鉴相器、随机游走滤波器、PI控制器、模值K控制模块和变N值分频器；

所述数字鉴相器连接随机游走滤波器和模值K控制模块；

所述随机游走滤波器分别连接模值K控制模块的输出端和PI控制器；

所述PI控制器分别连接变N值分频器的输出端和输入端。

优选地，

所述数字鉴相器为边沿型触发型JK触发器。

优选地，

所述随机游走滤波器采用环路滤波的方式进行滤波；

所述随机游走滤波器为数字滤波器，为有2K个阶段的向上-向下计数器，其中K为所述模值K控制器的输出值。

优选地，

所述模值K控制器根据所述数字鉴相器输出相位误差信号的大小改变所述模值K的取值。

优选地，

所述相位反馈信号切换模块由比较器、D触发器和第一或非门、第二或非门、第三或非门和或门组成；

所述比较器输入端分别连接所述幅值检测模块和预设的常数，输出端连接所述D触发器的输入端；

所述第一或非门的两个输入端分别连接所述驱动脉冲参考信号和所述D触发器的Q端；

所述第二或非门的两个输入端分别连接所述电流相位信号和所述D触发器的Q非端；

所述第三或非门的两个输入端分别连接所述第一或非门的输出端和所述第二或非门的输出端，所述第三或非门的输出端输出所述相位反馈信号；

所述或门的两个输入端分别连接所述驱动脉冲参考信号和所述电流相位信号，所述或门的输出端连接所述D触发器的时钟控制端(C1端)；

所述D触发器的低电平复位端(CLR端)连接电源VCC。

本发明实施例提供了一种谐振电流相位控制方法，基于上述的谐振电流相位控制器，

S1：全数字锁相环根据相位参考信号发生器输出的相位参考信号和相位反馈信号切换模块输出的相位反馈信号之间的相位差快速调整所述全数字锁相环输出的驱动脉冲参考信号的频率和相位，进而改变所述相位反馈信号的频率和相位；