基于数字锁相技术的交流采样及其信号处理

1 引言

现在对应急电源性能的要求越来越高，如：在某些不能断光源场合（隧道、地铁等），采用的是高强气体放电灯（如高压钠灯、金属卤素灯等），高强气体放电灯的特性均为：当断电时间大于5ms 时，高强气体放电灯将断电熄灭，要等其冷却后才能重新启动，在这些场合必须实现应急电源的快速切换。应急电源的实时性控制的要求越来越高，交流市电的正确判断是实现快速切换的一个重要方面，传统的电压采样电路多采用整流与滤波电路构成，由于滤波电容具有时延特性，很难满足快速判断的要求，只有采用瞬时交流采样电路才能满足快速判断的要求。所以，交流电压信号实时采集和信号处理获得高质量交流电压信号，它是应急电源进行实时性控制的基本要求，本文在基于数字锁相同步基础上，进行交流电压信号的实时采集和处理，通过这些技术，实现了交流电压信号的准确与快速的实时采集，为应急电源的正确、快速切换控制奠定了基础。

2 同步定点采样

在工程中，瞬时采样常用的采样方法是对信号进行定时采样，也即每两个相邻的采样点间的时间间隔是固定的，采样的速度满足香农采样定理即可。但是，随机定时采样对瞬时快速判断有很大难度，虽然可以采用真有效值等算法进行数据处理，但反应速度过于滞后，不宜用作快速判断的方法。同步定点数采样法，即对一个周期信号，在一个固定的周期内，不是以固定的时间间隔来决定采样点，而是在一个周期内采样固定的点数，这些采样点间的时间间隔相等。采样序列和时间的对应关系如下：

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