宽频同步信号源输出相位的控制方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及输出信号校正领域，具体涉及宽频同步信号源输出相位的控制方法、装置及存储介质。

背景技术

随着新型电力系统的建设与发展，电力电子技术在电网中的应用越来越广泛，电力系统发电-输电-配电-用电各个环节均呈现出电力电子化特征，非线性特性加强。在数量众多、特性各异的电力电子设备的控制下，系统出现宽频振荡现象，覆盖频段从传统的50Hz工频段附近，延伸至1000Hz以上的高频段。目前对电网发生的宽频振荡现象尚且难以做到可观可测。在国内外，宽频振荡问题导致新能源机组脱网、设备损坏、直流停运等事件时有发生，对系统的安全稳定运行构成巨大挑战。

解决宽频震荡问题首先需要实现宽频震荡现象的可观可测，因此宽频测量技术及产品成为了研究重点。长期以来，电网测量主要是围绕50Hz工频段开展，导致现有的测试检验研发平台无法满足宽频测量技术及产品研发的需求，其中最为核心的问题就是缺乏高精度相位输出能力的宽频同步信号源。现有宽频同步信号源的相位输出精度低，难以满足应用需求。

发明内容

基于此，本发明提供宽频同步信号源输出相位的控制方法、装置及存储介质，在现有的宽频同步信号源的基础上，通过秒脉冲信号和标准宽频测试信号得到相位校正控制量，从而修正宽频同步信号源的输出相位，提高输出相位精度。

第一方面，本发明提供一种宽频同步信号源输出相位的控制方法，包括：

步骤S101，设置主时钟信号源输出秒脉冲信号；

步骤S102，设置宽频同步信号源的参数，输出标准宽频测试信号；

步骤S103，根据所述秒脉冲信号和标准宽频测试信号分别获取第一同步采样序列和第二同步采样序列；

步骤S104，确定第一同步采样序列中任意一个上升沿信号对应的采样时刻为第一时刻；

步骤S105，确定所述标准宽频测试信号的参考基准值，根据所述参考基准值和第一时刻确定所述第二同步采样序列中对应的第二时刻；

步骤S106，根据所述第一时刻和第二时刻计算并输出相位校正控制量；

步骤S107，若获取的相位校正控制量的数量小于预设阈值，重复上述步骤S102-S106，直至获取的相位校正控制量的数量大于预设阈值；

步骤S108，若获取的相位校正控制量的数量大于预设阈值，根据若干个所述相位校正控制量得到最终相位校正控制量，并根据所述最终相位校正控制量得到校正后的标准宽频测试信号。

进一步的，所述秒脉冲信号具体为1pps秒脉冲信号。

进一步的，所述设置宽频同步信号源的参数，输出标准宽频测试信号，具体为：

设置宽频同步信号源的信号幅值、信号频率和信号相位，输出标准三角波信号为标准宽频测试信号；

所述标准宽频测试信号的表达式为：

，

其中，

进一步的，所述根据所述秒脉冲信号和标准宽频信号分别获取第一同步采样序列和第二同步采样序列，具体为：

设置所述秒脉冲信号和标准宽频信号的采样的起始时间、终止时间和采样频率相同；

根据所述起始时间、终止时间和采样频率分别对所述秒脉冲信号和标准宽频信号进行采样，得到第一同步采样序列和第二同步采样序列。

进一步的，所述确定所述标准宽频测试信号的参考基准值，根据所述参考基准值和第一时刻确定所述第二同步采样序列中对应的第二时刻，具体为：

选取所述标准宽频测试信号在起始时刻的标准宽频测试信号值为参考基准值；

根据所述参考基准值确定第二同步采样序列中满足预设条件的各个采样信号值；

计算所述各个采样信号值对应的采样时刻与第一时刻的差值，选取差值最小的采样时刻为第二时刻。

第二方面，本发明还提供了一种宽频同步信号源输出相位的控制装置，包括：

第一信号输出模块，用于设置主时钟信号源输出秒脉冲信号；

第二信号输出模块，用于设置宽频同步信号源的参数，输出标准宽频测试信号；

同步采样模块，用于根据所述秒脉冲信号和标准宽频测试信号分别获取第一同步采样序列和第二同步采样序列；

第一时刻确定模块，用于确定第一同步采样序列中任意一个上升沿信号对应的采样时刻为第一时刻；

第二时刻确定模块，用于确定所述标准宽频测试信号的参考基准值，根据所述参考基准值和第一时刻确定所述第二同步采样序列中对应的第二时刻；

相位校正计算模块，用于根据所述第一时刻和第二时刻计算并输出相位校正控制量；

相位校正重复计算模块，用于若获取的相位校正控制量的数量小于预设阈值，重复上述第二信号输出模块、同步采样模块、第一时刻确定模块、第二时刻确定模块和相位校正计算模块，直至获取的相位校正控制量的数量大于预设阈值；

最终相位校正确定模块，用于若获取的相位校正控制量的数量大于预设阈值，根据若干个所述相位校正控制量得到最终相位校正控制量，并根据所述最终相位校正控制量得到校正后的标准宽频测试信号。

第三方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其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第一方面任一项宽频同步信号源输出相位的控制方法的步骤。

第四方面，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，执行第一方面任一项宽频同步信号源输出相位的控制方法。

采用上述技术方案的有益效果为：本发明在现有的宽频同步信号源的基础上，通过对秒脉冲信号和标准宽频测试信号进行同时采样得到第一同步采样序列和第二同步采样序列，并根据第一同步采样序列和第二同步采样序列分别获取若干个相位校正控制量，并通过获取若干个相位校正控制量的平均值的方式得到最终的相位校正控制量，从而得到校正后的标准宽频测试信号。通过上述技术手段，在完全基于现有宽频同步信号源硬件结构上，实现高精度相位输出，从而满足新型电力系统宽频检测应用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本申请一个实施例中宽频同步信号源输出相位的控制方法示意图；

图2为本申请一个实施例中宽频同步信号源输出相位的控制方法流程示意图；

图3为本申请一个实施例中宽频同步信号源输出相位的控制系统示意图；

图4为本申请一个实施例中第二同步采样序列抽取采样信号值的预设条件示意图；

图5为本申请一个实施例中第一个相位校正控制量获取时第一同步采样序列和第二同步采样序列示意图；

图6为本申请一个实施例中第二个相位校正控制量获取时第一同步采样序列和第二同步采样序列示意图；

图7为本申请一个实施例中宽频同步信号源输出相位的控制装置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。为了更详细说明本发明，下面结合附图对本发明提供的宽频同步信号源输出相位的控制方法、装置及存储介质，进行具体的描述。

随着新型电力系统的建设与发展，电力电子技术在电网中的应用越来越广泛，电力系统的各个环节均呈现出电力电子化特征，非线性特性增强。在当前电力系统中宽频振荡现象是新出现的问题，振荡频段在5Hz-2500Hz之间，在实际中也难以做到可观可测。宽频测量技术及产品研发是解决宽频振荡问题的重要节点，而上述重要节点中最核心的问题就是缺乏高精度相位输出能力的宽频同步信号源。

对此，本发明提供一种宽频同步信号源输出相位的控制方法，以在不改变硬件装置的情况下输出高精度相位的宽频同步信号，以该方法应用于终端设备为例进行说明，结合附图1示出的宽频同步信号源输出相位的控制方法示意图和附图2示出的宽频同步信号源输出相位的控制方法流程示意图。

本发明的宽频同步信号源输出相位的控制方法还设置有相应的宽频同步信号源输出相位的控制系统，参见附图3，该系统包括卫星天线、主时钟信号源、宽频同步信号源和采样装置。其中，卫星天线为SYN108型北斗/GPS双模授时天线，用于给主时钟信号源提供卫星信号；主时钟信号源为SYN2411型IEEE1588时钟，用于接收卫星信号，并同时输出同步时钟信号和秒脉冲信号；宽频同步信号源为LDDL-PMU430型三相高频谐波同步信号源，用于生成标准宽频测试信号；采样装置为DS0-X3024A型数字示波器，用于对秒脉冲信号和标准宽频测试信号进行同步采样。

本申请实施例提供了宽频同步信号源输出相位的控制方法的应用场景，该应用场景包括实施例提供的终端设备，所述终端设备包括但不限于智能手机和计算机设备，其中计算机设备可以为台式计算机、便携式计算机、膝上型计算机、大型计算机、平板电脑等设备中的至少一种。用户对所述终端设备进行操作，得到校正后的标准宽频测试信号，具体过程请参见宽频同步信号源输出相位的控制方法的实施例。

步骤S101，设置主时钟信号源输出秒脉冲信号。

其中，所述秒脉冲信号具体为1pps秒脉冲信号。本实施例的主时钟信号源同时还作为宽频同步信号源的同步时钟信号，简化系统的链接结构。

步骤S102，设置宽频同步信号源的参数，输出标准宽频测试信号。

其中，宽频同步信号源的参数包括信号幅值、信号频率和信号相位，通过设置宽频同步信号源的信号幅值、信号频率和信号相位，输出标准三角波信号为标准宽频测试信号，具体表达式为：

，

其中，

步骤S103，根据所述秒脉冲信号和标准宽频测试信号分别获取第一同步采样序列和第二同步采样序列。

其中，设置所述秒脉冲信号和标准宽频信号的采样的起始时间、终止时间和采样频率相同；

根据所述起始时间、终止时间和采样频率分别对所述秒脉冲信号和标准宽频信号进行采样，得到第一同步采样序列和第二同步采样序列，将第一同步采样序列记为

步骤S104，确定第一同步采样序列中任意一个上升沿信号对应的采样时刻为第一时刻。

其中，在第一同步采样序列

所述上升沿信号

步骤S105，确定所述标准宽频测试信号的参考基准值，根据所述参考基准值和第一时刻确定所述第二同步采样序列中对应的第二时刻。

其中，步骤S105具体包括：

步骤S201：选取所述标准宽频测试信号

步骤S202：根据所述参考基准值

步骤S203：计算所述各个采样信号值对应的采样时刻与第一时刻的差值，选取差值最小的采样时刻为第二时刻。各个采样信号值对应的采样时刻与第一时刻的差值具体表达式为：

，

为采样信号值对应的采样时刻与第一时刻的差值，/>

步骤S106，根据所述第一时刻和第二时刻计算并输出相位校正控制量。

其中，相位校正控制量的具体表达式为：

；

其中，

步骤S107，若获取的相位校正控制量的数量小于预设阈值，重复上述步骤S102-S106，直至获取的相位校正控制量的数量大于预设阈值。

其中，预设阈值为大于1的常数，可根据宽频测试信号的相位校正精度确定，一般取值为3-5。通过步骤S107重复多次获取相位校正控制量，并可根据若干个相位校正控制量计算得到精度较高较为准确的最终相位校正控制量，从而实现标准宽频测试信号的校正。

步骤S108，若获取的相位校正控制量的数量大于预设阈值，根据若干个所述相位校正控制量得到最终相位校正控制量，并根据所述最终相位校正控制量得到校正后的标准宽频测试信号。

具体的，所述最终相位校正控制量的表达式为：

；

其中，

通过上述宽频同步信号源输出相位的控制方法，在现有的宽频同步信号源的基础上，对秒脉冲信号和标准宽频测试信号开展同步采样；根据秒脉冲信号的同步采样序列，确定某一次秒脉冲上升沿时刻，根据宽频同步信号源的初始参数计算参考基准值，最终根据所获得的同步采样序列计算现有宽频同步信号源输出相位的校正控制量，据此修正输出相位，提高输出相位精度。该方法完全基于现有宽频同步信号源的硬件结构，不需要对硬件进行改动或替换，仅通过上述方法即可实现高精度相位输出，完全满足新型电力系统宽频检测应用需求。

进一步的，对上述步骤S202中预设条件进行详细描述如下：

当标准宽频测试信号

（1）若

。

（2）若

。

（3）若

（4）若

同样，当标准宽频测试信号

（1）若

。

（2）若

。

（3）若

若

为了更好地说明本发明的宽频同步信号源输出相位的控制方法，引入具体示例进行说明，具体为：

步骤S301，设置主时钟信号源输出1pps秒脉冲信号。

步骤S302，设置宽频同步信号源的信号幅值为10V，信号频率为1000Hz，信号相位为270，宽频同步信号源设置为正弦波信号，则输出的标准宽频测试信号具体表达式为：

。

步骤S303，设置采样频率为200kHz，也就是采样时间间隔5，以秒脉冲上升沿时刻为0时间基准，采样时刻为负表示在时间基准之前，采样时刻为正表示在时间基准之后；采样总时长为5ms，同时对秒脉冲信号和标准宽频测试信号进行同步采样，分别获取第一同步采样序列和第二同步采样序列，获得的采样序列长度为1000点。此处可参见附图5，对0时间基准前后的部分采样序列进行展示。

步骤S304，由于

步骤S305，由于标准宽频测试信号为余弦函数，且

，/>

根据上述采样信号值对应的采样时刻与第一时刻进行差值比较，得到当

步骤S306，计算相位校正控制量

。

步骤S307，若获取的相位校正控制量的数量小于预设阈值，重复上述步骤S302-S306，直至获取的相位校正控制量的数量大于预设阈值。

获取第二个相位校正控制量时，输出的标准宽频测试信号具体表达式为：

，第一同步采样序列和第二同步采样序列具体如附图6所示，第二同步采样序列中满足条件的采样信号值序列为：/>

步骤S308，根据上述两个相位校正控制量得到最终相位校正控制量为：

应该理解的是，虽然附图1-3的流程图中各个步骤按照箭头额定指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以按其他的顺序执行。而且附图1-3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者子阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

上述本发明公开的实施例中详细描述了宽频同步信号源输出相位的控制方法，对于本发明公开的上述方法可以采用多种形式的设备实现，因此本发明还公开了对应上述方法的宽频同步信号源输出相位的控制装置，结合附图7，下面给出具体的实施例进行详细说明。

第一信号输出模块401，用于设置主时钟信号源输出秒脉冲信号。

第二信号输出模块402，用于设置宽频同步信号源的参数，输出标准宽频测试信号。

同步采样模块403，用于根据所述秒脉冲信号和标准宽频测试信号分别获取第一同步采样序列和第二同步采样序列。

第一时刻确定模块404，用于确定第一同步采样序列中任意一个上升沿信号对应的采样时刻为第一时刻。

第二时刻确定模块405，用于确定所述标准宽频测试信号的参考基准值，根据所述参考基准值和第一时刻确定所述第二同步采样序列中对应的第二时刻。

相位校正计算模块406，用于根据所述第一时刻和第二时刻计算并输出相位校正控制量。

相位校正重复计算模块407，用于若获取的相位校正控制量的数量小于预设阈值，重复上述第二信号输出模块、同步采样模块、第一时刻确定模块、第二时刻确定模块和相位校正计算模块，直至获取的相位校正控制量的数量大于预设阈值。

最终相位校正确定模块408，用于若获取的相位校正控制量的数量大于预设阈值，根据若干个所述相位校正控制量得到最终相位校正控制量，并根据所述最终相位校正控制量得到校正后的标准宽频测试信号。

关于宽频同步信号源输出相位的控制装置可全部参见上文对于方法的限定，在此不再赘述。上述装置中的各个模块可全部或者部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以以硬件形式内嵌于或者独立于终端设备的处理器中，也可以以软件形式存储于终端设备的存储器中，以便处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其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上述宽频同步信号源输出相位的控制方法的步骤。

所述计算机可读存储介质可以是诸如闪存、EEPROM（电可擦除可编只读程存储器）、EPROM（可擦除可编只读程存储器）、硬盘或者ROM之类的电子存储器。可选的，计算机可读存储介质包括非瞬时性计算机可读介质（non-transitory computer-readable storagemedium）。计算机可读存储介质具有执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码的存储空间。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入这一个或者多个计算机程序产品中，所述程序代码可以以适当形式进行压缩。

在一个实施例中，本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时执行上述宽频同步信号源输出相位的控制方法。

所述计算机设备包括存储器、处理器以及一个或多个计算机程序，其中一个或多个计算机程序可以被存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个应用程序配置用于执行上述宽频同步信号源输出相位的控制方法。

处理器可以包括一个或多个处理核。处理器利用各种接口和线路连接整个计算机设备内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器内的数据，执行计算机设备的各种功能和处理数据。可选地，处理器可以采用数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器可集成中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、埋点数据的上报验证器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器中，单独通过一块通信芯片进行实现。

存储器可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。存储器可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于实现至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等。存储数据区还可以存储终端设备在使用中所创建的数据等。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。