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自动实时跟踪电网电压的频率和相位的全硬件电路设计方案自动实时跟踪电网电压的频率和相位的全硬件电路设计方案 引言 目前的有源电力滤波器通常是采用基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法。
其中的ip-iq算法需要用到与电网电压同步的正余弦信号，即与电网电压同频同相的标准正余弦信号。
该信号的获取可以采用锁相环加正余弦函数发生器的方法，也可采用软件查表的方法。
本设计采用全硬件电路完成，即通过锁相环加正弦函数发生器的方法，可自动实时跟踪电网电压的频率和相位，不占用微处理器的软、硬件资源，大大降低了谐波检测算法编程的复杂度。
电路原理 此电路从原理上可分成电网电压取样、正弦波/方波转换、鉴相、低通滤波、电平转换和正弦波产生几个部分。
其基本原理是利用电压互感器对电网电压进行取样，然后经过过零比较器，得到一个与电网电压同步的方波信号，作为鉴相器(PD)的一个输入。
鉴相器、低通滤波和函数发生器IC L8038组成一个锁相环(PLL)电路。
当环路锁定时，输出正弦波与电网电压同步，即同频同相，在时间上应该几乎没有延迟。
原理结构图如图1所示。
自动实时跟踪电网电压的频率和相位的全硬件电路设计方案0 图1 与电网电压同步的正弦波发生电路原理结构图 正弦波/方波转换电路 利用电压互感器对电网电压进行取样，然后经过过零比较器，得到一个与电网电压同步的方波信号。
电路如图2所示。
图2 正弦波/方波转换电路 鉴相与低通滤波电路 本设计中的鉴相器使用CD4046的PD1。
PD1由异或门构成，要求输入波形的占空比基本上是50%。
与PD2(上升沿触发工作)相比较，由于PD1是电平触发工作，输入波形中即时叠加有噪声，对PLL稳定工作的影响也较小，具有较强的抗噪声能力。
电阻R4和电容C1构成低通滤波器。
电路如图3所示。
图3 鉴相和低通滤波电路 电平转换电路 由于函数发生器ICL8038要求输入的控制电压信号必须在1/3V+~V+之间，即4V~12V之间。
一种新型正弦跟踪微分器的研究与应用李军;朱亚清;陈文;万文军;陈世和;胡康涛;苏凯;李锋【期刊名称】《控制理论与应用》【年(卷),期】2016(033)009【摘要】过程信号的微分计算在控制工程领域有广泛的应用，但经典微分运算方法存在显著的噪声干扰放大效应。
文中通过分析一种经典微分器的变形结构以及对象阶跃激励响应和斜坡激励响应的正弦滤波信号成分的构成，指出在较高的滤波频率下，可通过信号的正弦滤波或余弦滤波提取这些过程信号的微分信号。
提出了一种由正弦滤波器和新型正弦跟踪器所构成的新型微分信号提取方法。
该方法有效提高了提取微分信号的质量，与理想微分信号相比的近似度较高。
文中提出的微分方法具有良好的抗噪声干扰特性，是线性滤波技术的发展与延伸，并具有良好的理论意义和实际应用前景，可作为经典控制理论的有益补充。
数学分析、仿真实验和实际应用结果进一步证实了文中所述方法的正确性和有效性。
%Differential elements of the process signals are being widely applied in the field of control engineering, but the noise was significantly amplified by this traditional differential signal extraction method. By analyzing a deformation structure of traditional differential signal extractor and the composition of responses under step and slope incentives of the process signals, the differential signal can be extracted by sine or cosine filter signal under high frequency filtering conditions. Based on this result, a new differential extraction method composed of a sinusoid filter and a new sinusoid tracking coordinates was proposed. The quality of differentialsignal extracted by this method was improved dramatically with high proximity to ideal differential signal. Superior anti-noise characteristics could be obtained with the method proposed in this paper, which is the development and extension of linear filters, and has good theoretical significances and practical application prospects. The new signal processing method is a beneficial supplement to the classic control theory. Mathematical analysis, simulation experiment, and practical application results provide further evidence that the new method is correct and valid.【总页数】11页(P1182-1192)【作者】李军;朱亚清;陈文;万文军;陈世和;胡康涛;苏凯;李锋【作者单位】广东电网有限责任公司电力科学研究院，广东广州510080;广东电网有限责任公司电力科学研究院，广东广州510080;广东电网有限责任公司电力科学研究院，广东广州510080;广东电网有限责任公司电力科学研究院，广东广州510080;广东电网有限责任公司电力科学研究院，广东广州510080;广东电网有限责任公司电力科学研究院，广东广州510080;广东电网有限责任公司电力科学研究院，广东广州510080;广东电网有限责任公司电力科学研究院，广东广州510080【正文语种】中文【中图分类】TP273【相关文献】1.一种基于相位调制的新型低频正弦频率计算方法 [J], 王越超;李军2.双曲正弦非线性跟踪微分器设计 [J], 卜祥伟;吴晓燕;张蕊;朱付景3.一种基于序列和反褶序列精密初相位计算的新型正弦频率测量方法 [J], 李军;王越超;李锋4.一种基于序列零初相位调制的新型正弦信号频率测量方法 [J], 李军;万文军5.一种新型反双曲正弦函数跟踪微分器设计 [J], 李兴格; 李刚; 熊思宇; 康旭超因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
正弦信号跟踪控制算法Tracking and controlling a sine wave signal is a common problem in the field of control systems. 正弦信号的跟踪控制是控制系统领域中常见的问题。
It requires a precise algorithm to accurately follow the desired sinusoidal trajectory. 需要一个精确的算法来准确地跟踪所需的正弦轨迹。
There are various approaches and techniques that can be used to achieve this goal. 有各种方法和技术可用于实现这一目标。
One commonly used method is the PID (Proportional-Integral-Derivative) controller. 一个常用的方法是PID（比例-积分-微分）控制器。
The PID controller adjusts the control input based on the error between the desired trajectory and the actual output. PID控制器根据所需轨迹与实际输出之间的误差调整控制输入。
Another approach that can be used for sine wave tracking control is the use of adaptive control algorithms. 可以用于正弦波跟踪控制的另一种方法是使用自适应控制算法。
These algorithms can adjust the control parameters in real-time based on the system's characteristics and the error between the desired trajectory and the actual output. 这些算法可以根据系统特性和所需轨迹与实际输出之间的误差实时调整控制参数。
正弦跟踪控制算法在动态电压恢复器中的应用赵广哲;吕飞【摘要】随着各类敏感型用电设备在电网中的大量投入使用,电力用户对配电系统电能质量的要求也不断提高.针对电压闪变偏移仍是电能质量优化研究的重要问题之一,提出一种基于软件锁相环为基础的正弦跟踪算法.通过运用一种新型的锁相环技术,并经仿真试验,证明该正弦跟踪算法能快速计算出电网电压的谐波和电流的幅值、相角、频率,达到跟踪正弦函数的目的.【期刊名称】《煤矿机电》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】3页(P46-48)【关键词】正弦跟踪控制算法;动态电压恢复器(DVR);锁相环【作者】赵广哲;吕飞【作者单位】河南大有能源股份有限公司,河南三门峡472300;辽宁工程技术大学电气与控制工程学院,辽宁葫芦岛125105【正文语种】中文【中图分类】TN911.80 引言随着用电设备的技术更新，电压暂降与短时中断已经成为影响用户的最主要的电能质量问题之一［1］。
动态电压恢复器是目前公认的一种用于保证敏感负荷供电电压稳定的有效串联补偿装置，它能在毫秒级时间内向系统与负荷之间串联注入幅值和相位可调的电压，补偿电压暂降，保证敏感负荷的电压在受到系统电压扰动时仍处于可接受的范围内，对电压暂降特征量的快速、准确检测是电压暂降补偿的前提［2，3］。
它串联于电源与负载之间，当电压发生跌落时，可在数个毫秒内完成相应的电压补偿。
由于只需要提供电压跌落所对应的少部分功率，负荷所需的大部分功率仍然由电源提供。
它又要求检测单元的算法不但能有效滤除高频干扰信号，而且能及时地捕捉到产生的电压骤变，又运算速度要快，以满足对电网实时监测的需求。
目前的诸多检测算法在实时性和对电压突变的快速捕捉上均难以兼顾，对此本文提出一种基于软件锁相环为基础的正弦跟踪算法的该算法，由两个相互关联的反馈回路中组成，一回路控制幅至，另一回路用于控制相位。
该正弦跟踪算法经仿真验证，能快速计算出电网电压的谐波和电流的幅值、相角、频率，并达到跟踪正弦函数的目的。
专利名称：一种信号跟踪方法及装置
专利类型：发明专利
发明人：邓中亮,胡恩文,杨磊,朱棣,焦继超,尹露申请号：CN201610064206.X
申请日：20160129
公开号：CN105680952A
公开日：
20160615
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明实施例提供了一种信号跟踪方法及装置，可以获得第一数量的第一同相路相关结果、第二数量的第二同相路相关结果、第一数量的第一正交路相关结果和第二数量的第二正交路相关结果，及预设的相位误差鉴别模型，获得关于本地扩频码与中频信号的扩频码的相位误差的第二鉴别结果；在第二鉴别结果不为零时，根据第二鉴别结果调整本地扩频码的相位。
因此，可以扩大码跟踪环中输出的关于第二鉴别结果的误差曲线的有效线性区间，使得关于第二鉴别结果的误差曲线只有一个过零点，从而使跟踪环锁定在正确的峰值上，提高了信号跟踪的精度；同时，本发明不需要增加额外的滤波器，实现起来更为方便、简单。
申请人：北京邮电大学
地址：100876 北京市海淀区西土城路10号
国籍：CN
代理机构：北京柏杉松知识产权代理事务所(普通合伙)
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基于正弦逼近算法的电网故障快速识别方法杨瓅;邓成俊【摘要】电网发生故障后,电压幅值和相位会随时间t而变化.对电压每隔Ts采样,得到一个离散时间序列.利用正弦逼近算法,对序列中的第n个元素x[n]提取出2个离散时间序列y[n],z[n],利用\"牛顿-拉弗逊\"法最终可得到故障电压幅值和相位值.当发生不同类型故障时,根据三相电压幅值呈现不同的特征,可用模式识别技术对故障进行快速识别.【期刊名称】《重庆电力高等专科学校学报》【年(卷),期】2018(023)006【总页数】3页(P23-25)【关键词】正弦逼近算法;非线性方程组;故障识别【作者】杨瓅;邓成俊【作者单位】重庆电力高等专科学校,重庆400053;重庆电力高等专科学校,重庆400053【正文语种】中文【中图分类】TM77现代化工厂供电容量不断增大，对连续可靠供电的要求越来越严格。
供电系统的任何异常都会影响其正常生产、运营，甚至会导致全系统停电。
当供配电网发生故障，需要快速识别故障类型，针对三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路等不同故障类型，采取不同的处理方式。
利用正弦逼近算法，提取不同类型故障时，根据三相电压幅值的不同特征，用模式识别技术对故障类型进行快速识别，可缩短故障处理时间，提高故障处理效率，从而提高供电可靠性。
1 正弦逼近算法提取故障电压幅值1.1 基本原理电网发生故障后，电压幅值和相位会随时间t而变化，其瞬时值用式(1)表示为u(t)=Um(t)sin[ωt+θ(t)](1)对电压每隔T s采样得到一个离散时间序列，它的第n个元素(位于t=nT)是x[n]=Um(nT)sin[ωnT+θ(nT)](2)一个正弦周期的样本数为由于ω=2πf，则式(2)又可表示为(3)定义列向量为Y=(x[1]，x[2]，…，x[M])T(4)正弦逼近的目的是从式(2)中提取出2个离散时间序列y[n]=Um(nT)和z[n]=θ(nT)。
一种适于信号压缩正弦模型的匹配跟踪方法
Raed,AM;黄建成;等
【期刊名称】《华南理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2001(029)010
【摘要】在基于包方式传输的网络中进行高频信号的实时传输时,利用信号模型对信号进行压缩有强大的生命力.基于帧结构的匹配跟踪原理,提出了一种有效而灵活的正弦模型分解方法.利用匹配跟踪算法,通过迭代抽取每帧信号的一组正弦成分,把这些成分通过帧重叠相加就可以重构原来的信号.使用高频域的快速傅氏变换算法(FFT)能有效快速地实现整个模型.本文提出的方法可用于信号压缩和调整,由于抽取的正弦成分是以人耳感觉的好坏排序的,因此该方法特别适合于音频信号的逐级压缩.
【总页数】4页(P38-41)
【作者】Raed,AM;黄建成;等
【作者单位】华南理工大学电子与信息工程学院,;华南理工大学电子与信息工程学院,;华南理工大学电子与信息工程学院,;中国研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TN912.32
【相关文献】
1.一种基于相位匹配的高精度估计正弦信号频率新方法 [J], 杜文超;孟小芬;王国宏;张治杰
2.一种基于正交匹配追踪的压缩感知信号检测算法 [J], 秦国领;郑森;王康;李梓博
3.一种基于正弦模型的音频压缩算法 [J], 宋少鹏;尹俊勋;等
4.一种基于匹配跟踪的谐波和独立谱线正弦模型实现方案 [J], 王晶;赵胜辉;匡镜明
5.可变码率压缩和音速、音调调整的音频信号的正弦模型 [J], Al-Moussawy Raed;尹俊勋;宋少鹏
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