[发明专利]具备乘法结构和特殊三角函数的单相2倍频电网锁相方法

权利要求书

1.一种具备乘法结构和特殊三角函数的单相2倍频电网锁相方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤1，对单相电网电压进行提取得到交流电压V_s；

步骤2，构造一个包含特殊三角函数运算系统的相乘环节；

将提取的电网电压V_s的相位信号sin(ωt)乘以dq坐标系的旋转角度θ的正弦值和余弦值，通过控制q轴输出V_q为零，使dq坐标系的旋转角度θ与电网电压矢量的相位角ωt一致，从而达到追踪电网电压相位的目的，稳态时，d轴分量V_d等于电网电压相电压幅值V，反馈回路输出的相位角即为二倍的电网电压相位角；

所述相乘环节包括乘法器和特殊三角函数运算系统，所述相乘环节用于替代正交信号发生器，构造生成相正交的2倍频分量；基于三角函数平方倍角运算与电网电压相结合实现2倍频单相电网锁相；

所述特殊三角函数运算系统具有实现2倍角公式的三角函数平方倍角公式特性，输出相正交的2倍频分量V_α′和V_β′；

步骤3，将提取的电压信号和相乘环节结构相融合，使用以下公式得到二倍频信号：

cos 2θ＝1-2sin²θ (3)

sin 2θ＝2 sinθcosθ (5)

当锁相环系统稳态时，即ωt＝θ时，

其中，V为电网电压幅值；ω为电网电压角频率；为反馈回路输出的相位角；θ为dq坐标系的旋转角度；t为系统到达稳定状态时间，即dq坐标系的旋转角度与电网电压矢量的相位角一致所需的时间，V_α′和V_β′为提取后的电网电压V_s经过所构造的相乘环节后在αβ坐标轴上的表示；

步骤4，将获得的二倍频信号V_α′和V_β′经过park变换运算，变换到dq坐标系下，V_d和V_q为V_α′和V_β′经过park变换后在dq坐标轴上的表示；

步骤5，将步骤4中q轴的输出V_q，经过PI调节器，得到二倍于电网同步角频率的频率，再经过积分之后，得到二倍于电网相角的相位角，对所得角频率除2得到电网的同步角频率，对所得相位角除2得到电网的相角。

2.根据权利要求1所述的具备乘法结构和特殊三角函数的单相2倍频电网锁相方法，其特征在于：所述步骤1中的交流电压V_s使用式(1)表示：

V_s＝V sin(ωt) (1)

其中，V为电压幅值，ω为电压角频率。

3.根据权利要求1所述的具备乘法结构和特殊三角函数的单相2倍频电网锁相方法，其特征在于：所述步骤3中的V_α′和V_β′分别表示为：

V_α′＝V cos(2ωt),V_β′＝V sin(2ωt),且V_α′和V_β′相正交。