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軟件鎖相技術(shù)在柴油發(fā)電機組監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

時間:2023-05-01 11:31:42 電子通信論文 我要投稿
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軟件鎖相技術(shù)在柴油發(fā)電機組監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要:闡述了鎖相技術(shù)的基本原理,根據(jù)硬件鎖相技術(shù)的特點,建立了軟件鎖相算法的數(shù)學(xué)模型,并給出了該技術(shù)的基本軟件算法。將該技術(shù)應(yīng)用到柴油發(fā)電機組監(jiān)控系統(tǒng)中,通過測試結(jié)果證明了該技術(shù)的可行性和有效性。

    關(guān)鍵詞:軟件鎖相 柴油發(fā)電機 數(shù)學(xué)模型

在機械保溫車輛段中,柴油發(fā)電機組發(fā)出的電能全部供給保溫車內(nèi)的電氣設(shè)備使用,而這些設(shè)備均工作在工頻條件下,這就要求發(fā)電機組發(fā)出的三相交流電有相當(dāng)高的頻率穩(wěn)定性。而實際上,柴油發(fā)電機發(fā)出的電能,其交流電參數(shù)中的頻率并不是固定不變的,正常的波動范圍為49.5Hz~50.5Hz;當(dāng)負(fù)載產(chǎn)生大范圍波動時,頻率也會隨之產(chǎn)生大范圍的波動。在檢測過程中,對于這種大范圍的波動,工作人員有時不能正確判斷其是否是諧波引起的,從而給工作人員帶來額外勞動。為了能實時監(jiān)控發(fā)電機組發(fā)出的電能是否符合正常標(biāo)準(zhǔn),CPU必須清楚當(dāng)前采集的交流模擬量頻率的變化情況,并能有效地濾掉諧波,對所測的頻率進(jìn)行實時處理,確保采樣頻率與實際信號頻率相同。

1 鎖相基本原理

1.1 硬件鎖相原理

將三相電路的電壓信號及電流信號經(jīng)過電壓互感器和電流互感器變成幅值為-5V~+5V的交流輸入信號,為了使采樣頻率"跟隨"輸入信號頻率的變化,一般采用圖1所示的傳統(tǒng)反饋系統(tǒng)。

由圖1可知:

△f=f(s)/1+F(s)

其中,F(xiàn)(s)=G(s)H(s)

=[k(1+STa)(1+STb)]/[Sn(1+ST1)(1+ST2)]    (1)

考慮到發(fā)電機發(fā)出的電信號是漸變信號,仍設(shè):

f=atl(t)

則由拉氏變換終值定理得到穩(wěn)態(tài)時誤差為:

當(dāng)n=1時,lim△f=a/k;當(dāng)n≥2時,lim△f=0。式(2)表明,要使采樣頻率跟蹤系統(tǒng)頻率,需使開環(huán)傳遞函數(shù)F(S)中的n≥2。兼顧系統(tǒng)的穩(wěn)定性,取n=2,并取反饋傳遞函數(shù)H(S)二1/N(N為分頻系數(shù),信號比較穩(wěn)定時可以取1),則采樣頻率f0就可以跟蹤系統(tǒng)頻率f的變化。

圖1所示的控制環(huán)節(jié)可以很方便地用鎖相環(huán)硬件電路來實現(xiàn),其原理如圖2所示。圖中,PD為相差比較器,其傳遞函數(shù)為ud=kp·△θ;VCO為壓控振蕩器,其傳遞函數(shù)為fVCO=(kvuc)/s.

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