具有與電網電壓同步的數(shù)字式基準正弦波信號發(fā)生器

0 引言

在交流高頻環(huán)節(jié)AC/AC變換系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)中，要求輸出電壓與變換器輸入電網電壓同步，而變換器的輸出電壓跟蹤給定參考正弦電壓，從而需要給定參考正弦信號與變換器輸入電網電壓同步[1，2]。同時，在其它各種測量和控制電路中，也經常需要用正弦波作為參考信號。因此，研究與電網電壓同步的基準正弦波發(fā)生器具有重要的意義。

現(xiàn)有的基準正弦波信號發(fā)生器主要分兩類：一是采用模擬正反饋并利用振蕩原理來產生基準正弦波信號的模擬方法，但這種方法存在著頻率穩(wěn)定性差、精度不高和對工頻抑制能力差的缺點;另一種是采用EPROM 計數(shù)器生成正弦波的一個周期若干等分點的幅值的數(shù)字方法，此方法克服了第一種方法的缺點，但電路成本相對較高。

本文介紹了一種采用數(shù)字合成技術、與電網電壓同步的基準正弦波信號發(fā)生器，研究了該電路的原理、關鍵參數(shù)設計準則并給出了試驗結果。實驗結果與理論分析一致。

1 基準正弦波信號發(fā)生器的原理[1][2][3]具有與電網電壓同步功能的基準信號發(fā)生器的原理結構圖如圖1所示。主要由采樣電路、正弦波/方波轉換電路、鎖相環(huán)電路、分頻電路、階梯波合成電路和有源濾波電路構成。

該電路的原理是先將電網電壓轉換成一個與其同步的電路方波信號，輸入到鎖相環(huán)，鎖相環(huán)輸出信號經n分頻電路后再送回鎖相環(huán)，作為基準電壓方波信號的比較信號。當鎖相環(huán)鎖定時，鎖相環(huán)輸出頻率為基準電壓方波信號n倍的時鐘信號。該時鐘信號作為由4018 計數(shù)器構成的階梯波合成器的時鐘信號。此時，階梯波合成器所有輸出的階梯波與電網電壓同步，該階梯波經過有源濾波器以后即可得到與電網電壓同步的基準正弦波。

該電路的關鍵點主要在兩個方面，一是時鐘信號形成電路，另一個是階梯波合成電路。

1.1 時鐘電路

時鐘形成電路如圖2所示。將基準電壓方波信號輸入到鎖相環(huán)，由鎖相環(huán)輸出電路所需的時鐘信號。在鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)下，該時鐘信號頻率為基準電壓方波信號頻率的9倍。將此時鐘信號作為階梯波合成器的時鐘信號。該時鐘信號經9 分頻所得信號作為鎖相環(huán)的比較信號。

1.2 階梯波合成電路

階梯波合成電路如圖3所示。主要由4018計數(shù)器、權電阻和反相器構成。將時鐘信號經循環(huán)移位后，由權電阻輸出所需頻率不同階高的階梯波。計數(shù)器級數(shù)越高，階梯數(shù)越多，所得階梯波越接近理想正弦波，但發(fā)生器體積大;若計數(shù)器級數(shù)越低，階梯波級數(shù)越少，則發(fā)生器體積小，但所得正弦波信號波形質量差，因此，計數(shù)器級數(shù)應折中考慮(本文實驗中取階梯波的級數(shù)為18)。

上一頁 1 2 下一頁