關(guān) 閉

新聞中心

EEPW首頁(yè) > 工控自動(dòng)化 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 軟件鎖相技術(shù)在柴油發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

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

作者: 時(shí)間:2011-07-25 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

數(shù)學(xué)模型中,除u的輸入采樣要利用A/D轉(zhuǎn)換接口硬件外,相乘器、濾波器和壓控振蕩器等可全部由程序中的算法來(lái)仿真。如果需要輸出u0,還需要D/A接口電路。在中,不需要輸出u0,可以直接在程序中引用鎖相環(huán)中的各個(gè)變量參與下一步的數(shù)據(jù)處理。

1.3 鎖相的優(yōu)越性

與傳統(tǒng)的硬件鎖相相比,鎖相可以實(shí)現(xiàn)硬件鎖相難以實(shí)現(xiàn)的要求:

(1)可以利用計(jì)算機(jī)靈活的處理能力實(shí)現(xiàn)優(yōu)化濾波或自適應(yīng)濾波。

濾波可以用數(shù)字積分的形式形成無(wú)限大的直流增益,以實(shí)現(xiàn)完全無(wú)差調(diào)節(jié)。若希望將相乘器產(chǎn)生的倍頻成分濾掉,可以設(shè)計(jì)一種數(shù)字濾波算法,使其在w的倍頻之處為零點(diǎn),而且在信號(hào)變化時(shí)可以根據(jù)實(shí)測(cè)w的值去修正濾波算法,使其零點(diǎn)也跟著變化以滿足測(cè)試要求。這在硬件鎖相中是很難實(shí)現(xiàn)的。

(2)可以強(qiáng)行改變積分值以實(shí)現(xiàn)快速鎖定。

硬件電路中的積分值如電容的電壓、電感的電流等是不能突變的。但程序中的數(shù)據(jù)卻可以根據(jù)實(shí)際需要強(qiáng)行賦,這樣能實(shí)現(xiàn)一步鎖定。

2 鎖相的實(shí)現(xiàn)

中,頻率基本為定值(50Hz),這樣就可以在程序中使w初始化為接近這一頻率的值。然后采用下述算法;算出θ與θ0。的實(shí)際差值,然后可以強(qiáng)行修改θ0,使此差值改為π/2,實(shí)現(xiàn)一步鎖定。引入一個(gè)比u0滯后π/2的信號(hào)sinθ0,可以計(jì)算usinθ0,設(shè)它的直流分量為X,再設(shè)ucosθ0。的直流分量為r,采用式(4)同。樣的方法得出:

ctg(θ0-θ)=Y/X

若X>0則0θ0-θπ;

若X0則-πθ0-θ0;

當(dāng)X=0,若Y>0則θ0-θ=0;否則θ0-θ=π。

由此,只要求出Y與X,就確定了θ與θ0的實(shí)際差值。

求X與Y時(shí),需要對(duì)上述乘積求一段時(shí)間的平均值。若信號(hào)為單一頻率,則平均時(shí)只需要消去乘積中的倍頻成分,這樣只需要對(duì)半個(gè)周期取平均,故最快的是采用一步鎖定方式,這樣需要半個(gè)周期的時(shí)間。若考慮輸入信號(hào)u中可能存在諧波,則可將平均時(shí)間加長(zhǎng)到整個(gè)周期或整數(shù)個(gè)周期。若u中有更低頻成分,則情況復(fù)雜些,但平均時(shí)間越大,該成分的影響產(chǎn)生的誤差越小??傊瓜辔唤咏跍?zhǔn)確鎖定是不難辦到的。

本系統(tǒng)中,由于輸入頻率很少變化,因此為求鎖相環(huán)穩(wěn)定,避免因干擾而失鎖,通常讓濾波器環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)盡可能大,即盡可能慢些。

從上面可以看出,鎖相環(huán)中的各個(gè)中間變量均可通過簡(jiǎn)單的程序求解,最后求出采集信號(hào)的頻率。

3 試驗(yàn)結(jié)果

2003年9月25日,上海鐵路分局科委組織有關(guān)專業(yè)人員,對(duì)上海機(jī)械保溫車輛段的柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試報(bào)告結(jié)果如表1所示。

表1 柴油發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果表(摘自鑒定的測(cè)試報(bào)告)

測(cè)試時(shí)間9:009:209:4010:0010:2010:4011:0011:2011:40
負(fù)載(A)2030405060708090100
計(jì)量?jī)x表測(cè)試值(Hz)50.450.250.150.049.949.859.849.749.7
未采用鎖相的測(cè)量頻率(Hz)50.650.350.049.849.249.750.449.649.2
采用鎖相的測(cè)量頻率(Hz)50.450.350.050.049.949.949.749.649.7

從表中可以看出,未采用軟件鎖相技術(shù)的測(cè)試軟件,測(cè)出的結(jié)果因諧波干擾而產(chǎn)生很大的波動(dòng),影響了測(cè)量的結(jié)果,會(huì)使工作者誤以為柴油發(fā)電機(jī)組不符合標(biāo)準(zhǔn)。而采用軟件鎖相技術(shù)編制的軟件測(cè)量結(jié)果和高精度計(jì)量?jī)x表的測(cè)量結(jié)果相符,測(cè)試要好得多,在柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行性能測(cè)試時(shí),它完全能替代計(jì)量?jī)x表,符合測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)。


上一頁(yè) 1 2 下一頁(yè)

評(píng)論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉