一种单相锁相环的数字实现

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1、ＥＬＥＣＴＲＩＣＤＲＩＶＥ２０１２Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．６电气传动２０１２年第４２卷第６期一种单相锁相环的数字实现吴春华，许富强，周笛青，付立（上海大学上海市电站自动化技术重点实验室，上海２０００７２）摘要：分析了单相并网系统锁相环的基本原理和特性。介绍了一种基于二阶广义积分器构造α，β静止坐标系下的电压矢量方法。参照三相并网系统基于α，β静止坐标系到ｄ，ｑ同步旋转坐标系的数字锁相环原理，实现了基于虚拟两相直角坐标系

2、的数字锁相环控制。采用同步采样技术抑制电网频率波动对该方法的影响，提高数字锁相环工作的频率范围。利用Ｍａｔｌａｂ软件对电网电压频率、相位角的突变、谐波注入等参数变化的影响做了仿真研究。在此基础上，搭建了以ＴＭＳ３２０Ｆ２８０１５ＤＳＰ为控制核心的实验装置，仿真实验结果表明，该锁相环可以很好地跟踪系统频率的变化从而实现相位的锁定。关键词：数字锁相环；二阶广义积分器；同步采样中图分类号：ＴＭ７６文献标识码：ＡＤｉｇｉｔａｌＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＳｉｎｇｌｅＰｈａｓｅＰＬＬＷＵＣｈｕｎ－ｈｕａ，ＸＵＦｕ

3、－ｑｉａｎｇ，ＺＨＯＵＤｉ－ｑｉｎｇ，ＦＵＬｉ（ＳｈａｎｇｈａｉＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｈａｓｅ－ｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐｆｏｒｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｖｏ

4、ｌｔａｇｅｖｅｃｔｏｒｓ，ｉｎｔｈｅα，βｓｔａｔｉｏｎａｒｙｒｅｆｅｒｅｎｃｅｂａｓｅｄｏｎｓｅｃ－ｏｎｄｏｒｄｅｒｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ（ＳＯＧＩ）ｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｐｈａｓｅ－ｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐ（ＤＰＬＬ）ｂｙｍｅａｎｓｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｒｏｍα，βｓｔａｔｉｏｎａｒｙｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｄ，ｑｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｌｙｒｏｔａｔｉｎｇｒｅｆ－ｅｒｅｎｃｅｆｏｒａｔｈｒｅｅ－ｐｈａ

5、ｓｅｓｙｓｔｅｍ，ａＤＰＬＬｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆａｆｉｃｔｉｔｉｏｕｓｔｗｏ－ｐｈａｓｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｏｒｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｓｔｒａｉｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｇｒｉｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｎｇｅｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｎｇｅｏｆＤＰＬＬｏｐｅｒａｔｉｎｇ，ｔｈｅｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｌｙｓａｍｐｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｕｓｅｄ

6、．Ｔａｋｉｎｇｓｅｖｅｒａｌｌｉｎｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓｓｕｃｈａｓｐｈａｓｅａｎｇｌｅｊｕｍｐ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｔｅｐ，ａｎｄｈａｒｍｏｎｉｃｓｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒ－ａｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｉｎＭａｔｌａｂｓｏｆｔｗａｒｅ．ＲｅａｌｔｉｍｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｂａｓｅｄｏｎａＴＭＳ３２０Ｆ２８０１５ＤＳＰｐｌａｔｆｏｒｍａｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｆｏｒｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄＤＰＬＬ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｖｅｒｉｆｙｔ

7、ｈａｔｐｈａｓｅｌｏｃｋｌｏｏｐｓｙｓｔｅｍｃａｎｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｐｈａｓｅｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｇｉｔａｌＰＬＬ；ｓｅｃｏｎｄｏｒｄｅｒｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ；ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｓａｍｐｌｉｎｇ为了使并网系统在各种非正常电网状态下仍电网电压进行滤波，同时，生成２路的正交信号，然能够正常运行，单相电力锁相环在设计时应考从而构造出静止坐标系下的ｖα，ｖβ。借鉴三相锁［１］虑频率变化、相角突变、电网谐波等

8、影响。人相环控制原理，实现了基于虚拟两相直角坐标系们对单相ＰＬＬ的研究大多借鉴三相ＰＬＬ中的闭的数字锁相环控制，并利用同步采样技术提高数环结构，并通过构造２个虚拟的正交信号来实字锁相环工作的频率范围，仿真和实验验证了该［２］现。该方法易受系统频率等参数变化的影方法是可行的，并且具有较好的动静态性能。［３］响。文献［４］提出基于ＦＩＲ滤波器的线性相移１数字锁相环的基本工作原理特点构造正交信号，但是，对控制器要求较高