锁相环的控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及电力电子，特别涉及一种锁相环的控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、在ups（uninterruptible power supply，不间断电源）中，不管是输入侧还是输出侧均需要锁相环来保证ups的安全运行。对于ups的输入侧而言，其输入电流需要利用锁相环来跟踪输入电压信号，从而实现功率因素的校正。对于ups的输出侧而言，需要使用锁相环来跟踪ups中的旁路电压信号，如果锁相环不能准确跟踪旁路电压信号，将会出现逆变切断旁路，进而产生掉电的风险。因此，锁相环在ups中起着十分重要的作用。

2、在现有的锁相环控制方法中，通常会将锁相环的前馈频率值设定为一个固定频率值。在利用锁相环对目标信号进行跟踪时，除了要考虑前馈的固定频率值之外，还需要利用锁相环中的pi（proportional integral，比例积分）控制环路对目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率进行计算才能对目标信号进行跟踪。

3、在此设置方式下，当目标信号出现大范围的波动时，由于锁相环中的pi控制环路需要根据前馈的固定频率值，一个运行节拍、一个运行节拍地去对目标信号的频率变化进行计算才能确定出目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率，这样就导致锁相环中的pi控制环路无法快速地计算出目标信号的实际中心频率，并会使得锁相环的输出环路出现达到饱和或者是超出其带宽的问题，进而导致锁相环不能准确、快速地跟踪目标信号。而当锁相环需要跟踪的目标信号出现小范围的频繁波动时，由于锁相环基本上不会考虑前馈至锁相环的固定频率值，而会完全依赖于锁相环中pi控制环路来计算目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率，这样就会导致锁相环对目标信号进行频率跟踪时需要调整的时间较长，不能快速地对目标信号进行跟踪。

4、由此可见，如何使得锁相环能够准确、快速地跟踪目标信号，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锁相环的控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以解决现有技术中锁相环不能准确、快速地跟踪目标信号的技术问题。其具体方案如下：

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锁相环的控制方法，包括：

3、当锁相环要对当前运行节拍下的目标信号进行频率跟踪时，对所述目标信号进行延时，得到目标延时信号；

4、通过正交信号发生器提取所述目标信号的暂态中心频率，得到第一频率；

5、通过所述正交信号发生器提取所述目标延时信号的暂态中心频率，得到第二频率；

6、根据所述第一频率和所述第二频率估算所述目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率，并将所述目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率前馈至所述锁相环。

7、优选的，所述通过正交信号发生器提取所述目标信号的暂态中心频率，得到第一频率的过程，包括：

8、通过所述正交信号发生器提取所述目标信号中相互正交的信号，得到第一信号和第二信号；

9、根据第一差值、所述第一信号以及所述第二信号估算所述目标信号在当前运行节拍下的暂态中心频率，得到所述第一频率；其中，所述第一差值为所述目标信号与所述第一信号之间的差值；

10、相应的，所述通过所述正交信号发生器提取所述目标延时信号的暂态中心频率，得到第二频率的过程，包括：

11、通过所述正交信号发生器提取所述目标延时信号中相互正交的信号，得到第三信号和第四信号；

12、根据第二差值、所述第三信号以及所述第四信号估算所述目标信号在当前运行节拍下的暂态中心频率，得到所述第二频率；其中，所述第二差值为所述目标延时信号与所述第三信号之间的差值。

13、优选的，还包括：

14、测量所述目标信号连续两次过零点的时间间隔；

15、根据所述时间间隔估算所述目标信号在当前运行节拍下的暂态中心频率，得到第三频率；

16、所述根据所述第一频率和所述第二频率估算所述目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率，包括：

17、根据所述第一频率、所述第二频率和所述第三频率估算所述目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率。

18、优选的，所述根据所述第一频率、所述第二频率和所述第三频率估算所述目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率，包括：

19、根据所述目标信号的幅值对所述第一频率进行校正，得到第一校正频率；

20、根据所述目标延时信号的幅值对所述第二频率进行校正，得到第二校正频率；

21、根据所述第一校正频率、所述第二校正频率和所述第三频率估算所述目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率。

22、优选的，还包括：

23、对目标传递值进行低通滤波处理，得到低通滤波值；其中，所述目标传递值为所述第二差值与所述第二信号的乘积；

24、根据所述低通滤波值确定所述目标信号在当前运行节拍下的频率补偿值；

25、相应的，所述根据所述第一校正频率、所述第二校正频率和所述第三频率估算所述目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率的过程，包括：

26、根据所述第一校正频率、所述第二校正频率、所述第三频率和所述频率补偿值估算所述目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率。

27、优选的，所述根据所述低通滤波值确定所述目标信号在当前运行节拍下的频率补偿值的过程，包括：

28、若所述低通滤波值大于预设值，则将所述目标信号在上一个运行节拍下的实际中心频率与预设步长的差值，确定为所述目标信号在当前运行节拍下的频率补偿值。

29、优选的，所述根据所述低通滤波值确定所述目标信号在当前运行节拍下的频率补偿值的过程，包括：

30、若所述低通滤波值小于或等于预设值，则将所述目标信号在上一个运行节拍下的实际中心频率与预设步长的和，确定为所述目标信号在当前运行节拍下的频率补偿值。

31、为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种锁相环的控制装置，包括：

32、延时模块，用于当锁相环要对当前运行节拍下的目标信号进行频率跟踪时，对所述目标信号进行延时，得到目标延时信号；

33、第一提取模块，用于通过正交信号发生器提取所述目标信号的暂态中心频率，得到第一频率；

34、第二提取模块，用于通过所述正交信号发生器提取所述目标延时信号的暂态中心频率，得到第二频率；

35、估算模块，用于根据所述第一频率和所述第二频率估算所述目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率，并将所述目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率前馈至所述锁相环。

36、为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种锁相环的控制设备，包括：

37、存储器，用于存储计算机程序；

38、处理器，用于执行所述计算机程序时实现如前述所述的锁相环的控制方法的步骤。

39、为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述所公开的锁相环的控制方法的步骤。

40、有益效果：在本发明中，当锁相环要对当前运行节拍下的目标信号进行频率跟踪时，首先是对目标信号进行延时，得到目标延时信号。当对目标信号进行延时之后，因为目标延时信号相对于目标信号而言，在各个运行节拍下的中心频率不会发生改变，所以，当对目标信号进行延时，得到目标延时信号之后，就相当于获取得到了两个中心频率能够保持一致的信号。然后，通过正交信号发生器提取目标信号的暂态中心频率，得到第一频率，通过该步骤就可以计算得到一个有关于目标信号在当前运行节拍下的暂态中心频率。之后，再通过正交信号发生器提取目标延时信号的暂态中心频率，得到第二频率，通过该步骤就可以计算得到另一个有关于目标信号在当前运行节拍下的暂态中心频率。因为第一频率和第二频率均能表征目标信号在当前运行节拍下的暂态中心频率，所以，根据第一频率和第二频率来对目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率进行计算时，就可以减少计算结果中所存在的偏差，由此就能够较为准确地估算出目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率。最后，再将目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率前馈至锁相环来对目标信号进行频率跟踪。

41、相较于现有技术而言，在该方法中锁相环在对目标信号进行频率跟踪时，由于目标信号的实际中心频率是利用正交信号发生器实时估算得到的，而不是依赖于锁相环中的pi控制环路计算出来的，这样锁相环在对目标信号进行频率跟踪时，就省去了利用锁相环中pi控制环路对目标信号的实际中心频率进行计算的过程。在该方法中，锁相环不仅可以通过前馈频率值获取得到目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率，而且，也可以将目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率更为快速地引入到锁相环的整个控制环路中，由此就使得锁相环能够准确、快速地跟踪目标信号。

42、在此设置方式下，当目标信号出现大范围的波动时，如果是使用锁相环中的pi控制环路来计算目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率，就需要根据前馈的固定频率值，一个运行节拍、一个运行节拍地去对目标信号的频率变化进行计算，这样会花费大量的时间，而在本发明中因为是将正交信号发生器实时估算出的目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率前馈至锁相环，这样就可以避免锁相环中的pi控制环路利用前馈的固定频率值对目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率进行计算的过程，所以，通过该方法在对目标信号进行频率跟踪时就可以更为快速地对锁相环中整个控制环路的输出参数进行调整，由此就能够避免现有技术中锁相环在对目标信号进行频率跟踪时输出环路所出现的饱和或超出其带宽的问题，并使得锁相环能够更为准确、快速地对目标信号的频率进行跟踪。当目标信号出现小范围的波动时，因为本发明所述的方法是将通过正交信号发生器实时估算出的目标信号在当前运行节拍下的实际中心频率前馈至锁相环，能够避免利用锁相环中的pi控制环路利用前馈的固定频率值对目标信号的实际中心频率进行计算的过程，而正交信号发生器的计算过程相较于pi控制环路的计算过程而言，正交信号发生器的计算速度更为快速一些，所以，通过该方法就可以更为快速地对目标信号进行跟踪。此外，当目标信号出现大范围的波动时，本发明所述方法的优越性会更加明显。综上所述，通过本发明所述的方法就能够使得锁相环对目标信号进行更为准确、快速的跟踪。相应的，本发明所提供的一种锁相环的控制装置、设备及介质，同样具有上述有益效果。