【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线电能传输，涉及一种基于广义延迟信号叠加算子的开环锁相方法。
技术介绍
1、随着电动汽车的发展与普及，无线充电技术以其运行安全、灵活便捷和低维护成本等优点，受到越来越多的关注。相比于传统有线充电技术，无线充电还具备适应恶劣环境、易于实现无人自动供电和移动式供电的优点，成为了一种极具有优势的充电方式。
2、无线充电系统不仅具有恒压、恒流控制的功能，同时具有较高的传输效率。为了提高系统的充电效率，通常采用有源整流技术实现，不用引入额外的变换器，即可通过控制有源整流器输入电压占空比控制系统输出电压电流，减小了无源整流中二极管的导通损耗，同时增加系统控制自由度。有源整流稳定高效工作的关键是可靠的锁相技术，然而现有的锁相技术存在诸多问题。
3、目前，常见的单相电力信号同步相位捕获方法均使用正交信号生成法作为鉴相器，鉴相器的输出相位误差信号会影响锁相环的稳态精度。因此，如何获得纯净的正交信号是锁相环研究的关键。现有最常见的单相锁相环有三种，分别为基于延迟构相的单相锁相环，基于sogi算法的单相锁相环和基于双派克变换的单相锁相环。当电网频率发生波动或存在谐波时，以上三种锁相环都无法满足对电网电压的基波相位的准确跟踪。闭环锁相环在控制回路中几乎都采用了pi控制器，其动态响应速度取决于控制器的调节时间，在复杂电网条件下，响应时间均过长并且pi控制器的参数很难设计，难以满足锁相准确、快速且稳定响应的要求。开环锁相方法其优势在于相位检测的快速性。针对上述提到的问题。
技术实现思路b>
1、为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种基于广义延迟信号叠加算子的开环锁相方法，使用广义延迟信号叠加算子生成两组纯净正交信号，在此基础上采用开环相位同步结构，无需闭环调节过程，在优化动态响应速度的同时降低了锁相算法复杂程度，解决了现有技术中存在的锁相算法复杂、锁相不可考、动态响应慢等问题，具有更好的推广应用价值。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种基于广义延迟信号叠加算子的开环锁相方法，包括电网基波正交信号获取环节和基波的实时相位及幅值计算环节，将电网电压信号经电网基波正交信号获取环节以后得到电网基波正序信号，得到的基波正序信号通过旋转坐标系下的计算公式即可获得基波的实时相位及幅值。
4、一种基于广义延迟信号叠加算子的开环锁相方法，具体包括以下步骤：
5、步骤1、通过三个电压传感器检测电网电压信号vin；
6、步骤2、将检测的电网电压信号vin通过广义延迟信号叠加算子正交信号生成模块得到正交信号vα，vβ；
7、步骤3、将检测到的电网电压正交信号vα，vβ进行同步旋转坐标变换，得到同步旋转坐标系下的电压信号，即电压vd、电压vq；
8、步骤4、电网电压的实时相位计算一般公式中的初始相位θ∈[0,2π]，而根据步骤3得到的同步旋转坐标系下的电压信号进行电网电压的实时相位计算所得的相位可能不在θ∈[0,2π]区间内，故需在计算所得的相位中加入判断相位θes；
9、步骤5、根据步骤3得到同步旋转坐标系下的电压信号和步骤4中的判断相位θes，结合幅值、相位公式，计算电网电压的实时幅值与相位。
10、所述步骤2中将检测的电网电压信号vin通过广义延迟信号叠加算子正交信号生成模块得到正交信号vα，vβ；其公式为：
11、
12、其中，ns为输入信号u(t)在一个工频周期内的采样点数；hs为所选择需要提取的谐波频率；m+1为谐波叠加次数，n为与m相关的整数(m<hs*n)，k为任意整数。
13、所述步骤3中,同步旋转坐标变换矩阵为：
14、
15、其中，ωs为电网频率，ωst为电网相位。
16、根据步骤4所述判断相位θes判断电网电压的实时相位计算所得的相位是否在θ∈[0,2π]区间内的判断条件为：当电压vd和电压vq都等于零，判断相位θes取0；当电压vd相小于零时，判断相位θes取π；当电压vd相大于零电压vq小于零时，判断相位θes取2π。
17、所述步骤5中的幅值计算公式为：电压vd与电压vq平方和后取根号；相位计算公式为：电压vd与电压vq之比反正切后的相位、电网相位ωst网和判断相位θes三者之和。
18、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
19、本专利技术设计的单相电网基波同步的方法，通过广义延迟信号叠加算子实现了在恶劣电网下快速准确的获取正序及负序基波信息，并生成两组纯净正交信号，在此基础上设计的开环相位同步算法，无需闭环调节过程，在优化动态响应速度的同时降低了锁相算法复杂程度，是一种简单有效的算法。
20、本专利技术提出了一种新的单相基波同步算法，不仅具有频率自适应能力，还能消除输入信号谐波的影响，从而构造出纯净的正交信号，并采用开环锁相方法加快动态响应。
21、本专利技术通过仿真和实验对所提开环锁相方法在不同电网扰动下的同步性能进行了验证，仿真和实验结果证实了该方案的正确性和有效性。本方法在电网出现畸变、不平衡、幅值跳变、相位跳变、频率跳变等各种扰动时，均能在一个工频周期内实现对基波相位的精准捕获，与传统方法相比具有更强鲁棒性能，是一种实现恶劣电网条件下三相电力信号快速同步的有效方法且具有良好的应用价值。
22、综上，本专利技术具有运算复杂程度低，快速高效，精准度高的优点。
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1.一种基于广义延迟信号叠加算子的开环锁相方法，其特征在于，包括电网基波正交信号获取环节和基波的实时相位及幅值计算环节，将电网电压信号经电网基波正交信号获取环节以后得到电网基波正序信号，得到的基波正序信号通过旋转坐标系下的计算公式即可获得基波的实时相位及幅值。
2.基于权利要求1所述的一种基于广义延迟信号叠加算子的开环锁相方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于广义延迟信号叠加算子的开环锁相方法，其特征在于，所述步骤2将检测的电网电压信号Vin通过广义延迟信号叠加算子正交信号生成模块得到正交信号Vα，Vβ；其公式为：
4.根据权利要求2所述的一种基于广义延迟信号叠加算子的开环锁相方法，其特征在于，步骤3中,同步旋转坐标变换矩阵为：
5.根据权利要求2所述的一种基于广义延迟信号叠加算子的开环锁相方法，其特征在于，根据步骤4所述判断相位θes判断计算所得相位是否在θ∈[0,2π]区间内的判断条件为：当Vd和Vq都等于零，判断相位θes取0；当Vd相小于零时，判断相位θes取π；当Vd相大于零Vq小于零时，判
6.根据权利要求2所述的一种基于广义延迟信号叠加算子的开环锁相方法，其特征在于，步骤5中的幅值计算公式，即Vd与Vq平方和后取根号；相位计算公式，即Vd与Vq之比反正切后的相位，电网相位ωst网和判断相位θes三者之和。
...【技术特征摘要】
1.一种基于广义延迟信号叠加算子的开环锁相方法，其特征在于，包括电网基波正交信号获取环节和基波的实时相位及幅值计算环节，将电网电压信号经电网基波正交信号获取环节以后得到电网基波正序信号，得到的基波正序信号通过旋转坐标系下的计算公式即可获得基波的实时相位及幅值。
2.基于权利要求1所述的一种基于广义延迟信号叠加算子的开环锁相方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于广义延迟信号叠加算子的开环锁相方法，其特征在于，所述步骤2将检测的电网电压信号vin通过广义延迟信号叠加算子正交信号生成模块得到正交信号vα，vβ；其公式为：
4.根据权利要求2所述的一种基于广...
【专利技术属性】
技术研发人员：晏小卉，周杰，
申请(专利权)人：广州纳威碳基科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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