技术摘要：
本发明提供了一种带频率保持功能的快速追踪同步采样系统。该同步采样系统包括A/D转换器、鉴频鉴相器、环路滤波器、DDS频率合成器和锁相环；所述A/D转换器用于采集被测电网信号并进行模数转换，转换后的电信号输出给所述鉴频鉴相器；所述鉴频鉴相器包括半周期有效值计算  全部
背景技术：
根据IEC61000-4-15和IEC61000-4-30标准要求，电力系统进行精确测量时，需要 同步采样。目前广泛采用的同步采样方法是通过一个通用锁相环来实现的。通用锁相环存 在的主要缺陷是要求参考信号(电网的信号)稳定，当电网出现骤升骤降或者更严重的中断 时，通用锁相环将失去参考信号，无法锁定，此时会造成采样频率不稳定，不能完成同步采 样，从而严重影响测量结果。通用锁相环还存在另一个缺陷：环路带宽不能实现动态调节， 导致要么捕获时间长，要么跟踪状态下输出采样频率稳定度差，导致同步采样的数据引入 较大的相位噪声。
技术实现要素：
本发明的目的就是提供一种带频率保持功能的快速追踪同步采样系统，以解决现 有技术中在电网信号不稳定时难以实现同步采样的问题。 本发明是这样实现的：一种带频率保持功能的快速追踪同步采样系统，包括A/D转 换器、鉴频鉴相器、环路滤波器、DDS频率合成器和锁相环；所述A/D转换器用于采集被测电 网信号并进行模数转换，转换后的电信号输出给所述鉴频鉴相器； 所述鉴频鉴相器包括半周期有效值计算单元、瞬变检测单元、跳变检测单元以及 频率/相位计算单元；所述半周期有效值计算单元用于接收A/D转换器输出的电信号，并连 续性地计算电信号的半周期有效值，计算结果输出给瞬变检测单元和跳变检测单元；所述 跳变检测单元与所述半周期有效值计算单元相接，所述跳变检测单元用于根据半周期有效 值检测电信号中是否存在跳变，并在电信号中存在跳变时控制频率/相位计算单元不动作， 在电信号中不存在跳变时控制频率/相位计算单元动作；所述瞬变检测单元与所述A/D转换 器和所述半周期有效值计算单元相接，所述瞬变检测单元用于检测电信号中是否存在瞬 变，并在电信号中存在瞬变时控制频率/相位计算单元不动作，在电信号中不存在瞬变时控 制频率/相位计算单元动作； 所述频率/相位计算单元与所述A/D转换器、所述瞬变检测单元、所述跳变检测单 元和所述环路滤波器相接，所述频率/相位计算单元可在所述瞬变检测单元和所述跳变检 测单元的控制下动作，所述频率/相位计算单元动作，具体是：同步采样系统采样初期先进 行信号捕获，捕获之后再进行信号锁定；信号捕获时，所述频率/相位计算单元根据所述A/D 转换器输出的电信号进行CZT计算，并将计算结果送至所述环路滤波器，由环路滤波器控制 所述DDS频率合成器的输出，实现信号的快速捕获；信号锁定时，所述频率/相位计算单元根 据所述A/D转换器输出的电信号进行单频DFT计算，并将计算结果送至所述环路滤波器，由 环路滤波器控制所述DDS频率合成器的输出，实现信号的稳定跟踪； 4 CN 111585567 A 说　明　书 2/6 页 所述环路滤波器与所述频率/相位计算单元和所述DDS频率合成器相接，所述环路 滤波器用于根据所述频率/相位计算单元的计算结果对DDS频率合成器的输出频率进行控 制，当所述频率/相位计算单元不动作没有计算结果时，所述环路滤波器控制DDS频率合成 器输出以前稳定频率信号； 所述DDS频率合成器与所述环路滤波器和所述锁相环相接，所述DDS频率合成器输 出的信号经锁相环后反馈至所述A/D转换器。 所述频率/相位计算单元根据所述A/D转换器输出的电信号进行单频DFT计算，具 体是：所述频率/相位计算单元首先将A/D转换器输出的数据进行分块，然后对每块数据逐 一进行单频DFT计算，得到每一数据块的相位； 所述频率/相位计算单元将连续两个数据块的相位计算结果送入环路滤波器，环 路滤波器根据连续两个数据块的相位误差信息，控制DDS频率合成器输出同步追踪参考频 率；DDS频率合成器输出的频率和连续两个数据块的相位误差信息的关系为： Fddsn＝Fddsp A*(Phi[k]-Phi[k-1])； 上式中：Fddsn是DDS频率合成器的当前输出频率；Fddsp是DDS频率合成器的上一 输出频率；A是环路的增益；Phi[k]和Phi[k-1]是频率/相位计算单元通过单频DFT计算得到 的连续两个数据块的相位信息。 信号捕获时，所述频率/相位计算单元根据所述A/D转换器输出的电信号进行CZT 计算，并将计算结果送至所述环路滤波器，所述环路滤波器获取频率/相位计算单元输出的 CZT计算结果，并将CZT计算结果乘以409.6作为DDS频率合成器输出的初始化值。 所述跳变检测单元检测电信号中是否存在跳变，具体是：所述跳变检测单元根据 半周期有效值进行跳变检测，当电压变化量超过滑动参考电压的10％时，就认为产生了跳 变；否则认为电信号中不存在跳变； R＝|[Urms-Usr(n)]|/Usr(n) 式中，Urms表示当前半周期有效值；Usr(n)表示当前滑动参考电压；若R超过10％， 则认为产生了跳变； 当前滑动参考电压Usr(n)的计算公式为： Usr(n)＝0.9967*Usr(n-1) 0.0033*Urms Usr(n-1)表示上一滑动参考电压。 所述瞬变检测单元检测电信号中是否存在瞬变，具体是：所述瞬变检测单元首先 根据半周期有效值的计算结果和对应的标称频率，控制瞬变检测阈值，若电压变化量超过 瞬变检测阈值，则认为存在瞬变，否则认为电信号中不存在瞬变。 所述半周期有效值计算单元计算电网信号的半周期有效值，具体是：所述半周期 有效值计算单元每次计算整个周期的有效值，每相邻两个整周期有效值计算时采用重叠半 个周期的方式，即实现了半周期刷新，计算所得结果称之为半周期有效值。 在所述锁相环内部存在一个环路滤波器，所述锁相环内部的环路滤波器用于抑制 DDS频率合成器输出频率的跳变；通过增大锁相环内部环路滤波器的环路带宽，以使其不会 对整个采样系统的环路特性造成明显的影响。 本发明所提供的同步采样系统，可以解决目前常用的同步采样系统存在的问题。 其包括两个方面的优点：一是在电压断电以后，同步采样系统具有频率保持功能；同步采样 5 CN 111585567 A 说　明　书 3/6 页 系统在短暂失去参考信号(电网暂时中断)时，能继续稳定维持运行，同时在参考信号恢复 (供电恢复)时，不再重新锁定，没有暂态过程，同步采样系统一直保持稳定运行；二是能够 快速捕获；本发明在同步采样系统刚检测到参考信号(供电接入)时，频率/相位计算单元通 过CZT计算进行鉴频，进行精确频率采样分析，控制采样系统快速同步锁定，接着同步采样 系统进行精确跟踪状态，保持连续稳定运行。 附图说明 图1是本发明中同步采样系统的结构框图。 图2是图1中鉴频鉴相器的结构框图。