一种锁相装置及空调器制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种锁相装置，用于空调的单相锁相，包括：PPLL锁相环，用于根据不控整流桥后的电信号计算电信号的第一频率、第一幅值及相位；类过零点检测装置，用于检测电信号的第二幅度，并对不控整流桥后的电信号进行过零点匹配检测，根据电信号过零点对应的时刻计算得到电信号的第二频率；卡尔曼滤波器，用于接收第一频率、第一幅值、相位、第二频率及第二幅度并进行卡尔曼滤波计算，得到电信号的最终幅值、最终相位以及最终频率。该锁相装置结合两种锁相方法的优势，利用卡尔曼滤波能够大幅消除采样误差、递归计算响应速度快的优点，实现了单相电系统电压或电流信号快速、准确的锁相功能，远超传统锁相环的动态性能和静态性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锁相装置及空调器
本专利技术涉及空调
，具体而言，涉及一种锁相装置及空调器。
技术介绍
功率因数修正(PowerFactorCorrection，PFC)普遍应用在变频空调中，目的是实现功率因数矫正。出于成本、可靠性和兼容性考虑，电网电压采样往往放在不控整流桥的后侧。随着国标对电网质量要求的不断升级以及技术的不断迭代，使得现在的PFC需要具有锁相功能。当前单相不控整流桥后端的锁相技术都是基于硬件类过零点检测锁相或者基于功率的PLL(PPLL)软件锁相实现，而上述两种锁相技术具有一些固有的缺点。类过零点检测法缺点有：由于每次只能在不控整流桥后侧电压比较值匹配的时刻，才能实现频率的确定和测量，因此，锁相系统的计算步长最短为半个工频周期，而在此期间的频率变化无法被检测到。在有谐波干扰或者白噪音干扰的情况下，电网电压或电流会出现单周期内多次触发比较，因此，信号的频率测量会出现较大误差而导致锁相失败。如果使用最大值检测的方法测量得到输入信号幅度参数会受到谐波的干扰而可能出现大幅偏差；如果使用积分求平均值的方法测量得到输入信号幅度参数会受到数字积分器精度和采样频率的影响而不可避免地出现测量误差。基于功率的PLL软件锁相缺点有：单相电系统中，基于功率的PLL软件锁相技术实现方法是通过虚拟一个与输入电压正交的单位虚拟电流，通过将上述量相乘获得一个功率值，而该功率值的频率是网侧基波频率的两倍且恒不小于零，因此，可以在不控整流桥后端实现锁相。但是PLL的动态响应特性较差，需要多个工频周期后才能完全锁相成功，无法实现电网幅度、相位、频率的快速跟踪。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种锁相装置及空调器，用于至少部分解决上述技术问题。为解决上述问题，本专利技术一方面提供一种锁相装置，用于空调的单相锁相，包括：PPLL锁相环，用于根据不控整流桥后的电信号计算所述电信号的第一频率、第一幅值及相位；类过零点检测装置，用于检测所述电信号的第二幅度，并对不控整流桥后的电信号进行过零点匹配检测，根据所述电信号过零点对应的时刻计算得到所述电信号的第二频率；卡尔曼滤波器，用于接收所述第一频率、第一幅值、相位、第二频率及第二幅度并进行卡尔曼滤波计算，得到最终幅值、最终相位以及最终频率。由此，通过扩展卡尔曼滤波将PPLL锁相方法及类过零点检测锁相方法级联，结合两种锁相方法的优势，利用卡尔曼滤波能够大幅消除采样误差、递归计算响应速度快的优点，实现了单相电系统电压或电流信号快速、准确的锁相功能，远超传统锁相环的动态性能和静态性能。可选地，所述类过零点检测装置包括：类过零点频率检测模块，用于对不控整流桥后的电信号进行过零点匹配检测，根据所述过零点对应的时刻计算得到所述电信号的第二频率；最大值法幅度检测模块，用于检测一个周期内电信号的最大值，根据所述最大值得到所述第二幅值。可选地，所述类过零点频率检测模块包括：检测装置，用于检测所述不控整流桥输出的电信号的电压值或电流值；比较器，用于判断所述电压值或所述电流值是否经过预设电压值或预设电流值，在所述电压值或所述电流值经过所述预设电压值或所述预设电流值时输出电频信号；微控制单元，用于当所述比较器输出电频信号时，触发中断，记录当前触发时刻，并根据所述当前触发时刻计算当前所述不控整流桥输出的电信号的频率。由此，通过合理设计类过零点频率检测模块，可快速实现不控整流桥输出的电信号过零检测。可选地，所述锁相装置还包括：模数转换模块，用于将所述不控整流桥后的电信号转换为离散信号，并将所述离散信号输入所述PPLL锁相环及所述最大值法幅度检测模块。由此，通过模数转换模块将电信号转换为离散信号，方便PPLL锁相环及最大值法幅度检测模块计算，提高计算效率。可选地，当所述电压值或电流值第一次经过所述预设电压值或所述预设电流值时，所述比较器输出高电频，所述微控制单元检测到所述高电频的上升沿，则触发中断；当所述电压值或电流值再次经过所述预设电压值或所述预设电流值时，所述比较器输出低电频，所述微控制单元检测到所述低电频的下降沿，则触发中断。由此，过零点检测过程中，仅使用一个比较器，微控制单元便可结合比较器输出电压的上升沿及下降沿实现触发中断。可选地，所述比较器包括可根据输入电压或电流的不同而输出不同电频信号的器件或电路。由此，使用硬件比较器做电压或电流比较，可以最小程度减小时间延迟，相比软件实现精度更高。从而使得空调锁相更准确。可选地，所述PPLL锁相环将所述电信号通过闭环计算，得到所述第一频率、第一幅值及相位。可选地，所述卡尔曼滤波器将相位、第一幅值、第一频率作为单相电锁相环系统的输出预测值，将所述第二幅值、第二频率作为单相电锁相环系统的检测输出值；通过将所述输出预测值和所述检测输出值分别与所述卡尔曼滤波器的卡尔曼增益相乘后在相加作为卡尔曼滤波器的输出值，根据所述输出值得到所述最终幅值、所述最终相位以及所述最终频率。可选地，所述卡尔曼滤波器通过迭代的方式调节所述卡尔曼增益，直至所述卡尔曼滤波器的输出值与所述单相电锁相环系统的真实值协方差最小。由此，通过调节卡尔曼增益，可实现是方差最小，进一步提高锁相的准确度。本专利技术另一方面提供一种空调器，包括上述所述的锁相装置，所述空调器可利用所述锁相装置实现单相锁相。所述空调器具有上述锁相装置具有的优势，在此不再赘述。附图说明图1示意性示出了本专利技术第一实施例提供的锁相装置的结构图；图2示意性示出了本专利技术第一实施例提供的类过零点检测装置的结构图；图3示意性示出了本专利技术第一实施例提供的PPLL锁相环的结构图；图4示意性示出了本专利技术第一实施例提供的锁相装置的锁相流程图。具体实施方式为使得本专利技术的申请目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种锁相装置及空调器，该锁相装置通过扩展卡尔曼滤波将两种锁相方法级联，利用卡尔曼滤波能够大幅消除采样误差、递归计算响应速度快的优点，实现了单相电系统电压或电流信号快速、准确的锁相功能。下面以具体的实施例进行介绍，为了便于描述，以电压锁相为例进行详细说明，并不限制本专利技术。电流锁相方式可参见电压锁相方式，具体细节不再赘述。实施例一图1示意性示出了本专利技术第一实施例提供的锁相装置的结构图，图2示意性示出了本专利技术第一实施例提供的类过零点检测装置的结构图，图3示意性示出了本专利技术第一实施例提供的PPLL锁相环的结构图，如图1～图3所示，该锁相装置例如可以包括：PPLL锁相环、类过零点检测装置及卡尔曼滤波器，PPLL锁相环、类过零点检测装置的输入连接不控整流桥后端，输连接至尔曼滤波器的输入。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锁相装置，用于空调的单相锁相，其特征在于，包括：/nPPLL锁相环，用于根据不控整流桥后的电信号计算所述电信号的第一频率、第一幅值及相位；/n类过零点检测装置，用于检测所述电信号的第二幅度，并对不控整流桥后的电信号进行过零点匹配检测，根据所述电信号过零点对应的时刻计算得到所述电信号的第二频率；/n卡尔曼滤波器，用于接收所述第一频率、第一幅值、相位、第二频率及第二幅度并进行卡尔曼滤波计算，得到所述电信号的最终幅值、最终相位以及最终频率。/n

【技术特征摘要】
1.一种锁相装置，用于空调的单相锁相，其特征在于，包括：
PPLL锁相环，用于根据不控整流桥后的电信号计算所述电信号的第一频率、第一幅值及相位；
类过零点检测装置，用于检测所述电信号的第二幅度，并对不控整流桥后的电信号进行过零点匹配检测，根据所述电信号过零点对应的时刻计算得到所述电信号的第二频率；
卡尔曼滤波器，用于接收所述第一频率、第一幅值、相位、第二频率及第二幅度并进行卡尔曼滤波计算，得到所述电信号的最终幅值、最终相位以及最终频率。


2.根据权利要求1所述的锁相装置，其特征在于，所述类过零点检测装置包括：
类过零点频率检测模块，用于对不控整流桥后的电信号进行过零点匹配检测，根据所述过零点对应的时刻计算得到所述电信号的第二频率；
最大值法幅度检测模块，用于检测一个周期内电信号的最大值，根据所述最大值得到所述第二幅值。


3.根据权利要求2所述的锁相装置，其特征在于，所述类过零点频率检测模块包括：
检测装置，用于检测所述不控整流桥输出的电信号的电压值或电流值；
比较器，用于判断所述电压值或所述电流值是否经过预设电压值或预设电流值，在所述电压值或所述电流值经过所述预设电压值或所述预设电流值时输出电频信号；
微控制单元，用于当所述比较器输出电频信号时，触发中断，记录当前触发时刻，并根据所述当前触发时刻计算当前所述不控整流桥输出的电信号的频率。


4.根据权利要求3所述的锁相装置，其特征在于，当所述电压值或电流值第一次经过所述预设电压值或所述预设电流值时，所述比较器输出高电频，所述微...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓森庆，邓哲，陈红，李发顺，
申请(专利权)人：宁波奥克斯电气股份有限公司，奥克斯空调股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33