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收稿日期:2004-05-13作者简介:琚兴宝(1976-),男,硕士研究生,研究方向为电力电子技术。
文章编号:1009-3664(2004)05-0001-04变换与控制基于DSP 的三相软件锁相环设计琚兴宝,徐至新,邹建龙,陈方亮(华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉430074)摘要:准确获得电网电压的相位角,在电力电子装置设计中有重要的意义。
文中提出了一种在dq 坐标下用DSP 实现的三相软件锁相环,采用滞后控制器使其具有很强的抗干扰能力,和传统的锁相环相比,软件锁相环在实际应用中有更好的效果。
关键词:相位;锁相环;滞后控制;DSP 中图分类号:TN712T N715文献标识码:ADesign of SPLL Based on DSPJU Xing -bao,XU Zh-i x in,ZOU Jian -long,CHEN Fang -liang (Department of Electrical &Electronic Engineering,Huazhong U niversity of Science and Technology,Wuhan 430074,China)Abstract:To obtain phase accurately is important in a desig n of pow er electronic equipments.T hree phases Softw are Phase -Locked Loop(SPLL)based on DSP in the dq reference frame is proposed in this paper.Time -lag controller makes SPLL more robust.T he perform ance of SPLL is more satisfac -tory compared w ith the tradition ones.Key words:phase;phase -locked loop;time -lag controller;DSP 在设计某些电力电子装置(如U PS 、有源滤波器)时,准确而又快速地获得三相电网电压的相位角是保证整个系统具有良好的稳态和动态性能的前提条件。
三相同步锁相环研究1 三相同步锁相环的硬件方案概述传统锁相环一般采用过零比较方式，其结构如图1所示。
图 1 过零比较方式的锁相环结构框图该硬件锁相环采用过零比较将输入电压转换为方波，送锁相环芯片，得到电压的相位信息。
若要得到一个同相位的标准信号，可将信号信息存储在EPROM、FLASH 等存储芯片中，利用相位信息读出其中数据，经D/A 变换即可。
这种方案原理和结构都比较简单，在工程上得到了大量的应用。
但采用这种方法时，因为电网电压每个周期只有两个过零点，这就限制了锁相环的锁相速度，而且电网电压本身的畸变以及检测电路中的各种干扰信号使得难以检测过零点，会导致锁相环输出信号产生振荡。
为了避免检测过零点带来的问题，可以利用基于低通滤波器的锁相方法，其原理如图2所示。
三相电网电压从三相静止坐标系转换为两相静止坐标系，利用常见的低通滤波器滤除电网中的谐波干扰，然后对信号进行标么化处理，从而得到电网电压的相位，旋转矩阵R用于补偿滤波器所造成的相位滞后。
图2基于低通滤波器的锁相环结构框图对于这种方法而言，在设计低通滤波器时，需要在系统滤波器的鲁棒性和动态响应之间做出折中的选择，较低的截止频率可以抑制系统谐波对相位检测的干扰，但是也相应的降低了系统的响应速度。
另外，这种方法需求得反三角函数值，计算速度较慢，尤其在系统频率变动和三相电压不平衡时，对畸变电压的抑制作用弱，因此无法正确锁相[1]。
由以上分析可知，上述的两种硬件锁相方法都存在响应慢和对系统频率发生变化、三相电压不平衡比较敏感等问题，不适宜应用于电网畸变严重、动态响应要求高的场合。
2三相同步锁相环的软件方法介绍2.1 三相电压对称下同步锁相环的实现方法三相电压对称时同步锁相环的系统结构如图3所示。
图 3 三相电压对称时锁相环的基本结构设一个三相对称系统表示如下：sin()2sin()32sin()3a b c v V t v V t v V t ωϕωπϕωπϕ=+⎧⎪⎪=-+⎨⎪⎪=++⎩经过从a b c --三相到αβ-两相的Clarke 变换和从αβ-两相到d q -两相的Park 变换可得32sin()111sin()222sin()cos()30222sin()3a b c V t v v t C v V t v t v V t αβωϕωϕωπϕωϕωπϕ⎛⎫+ ⎪⎫⎛⎫-- ⎪⎪+⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪==-+= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪-+⎝⎭⎝⎭ ⎪- ⎪⎝⎭⎝⎭ ⎪++ ⎪⎝⎭(1) cos()sin()sin()sin()cos()cos()sin()cos()d dq q v v t t t t C v v t t t t t t αβωωωϕωωωωϕωωϕωϕ'''+-⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪'''--+-⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭+-+( 2) (2)式中的输出角频率(d dtθωθ'''=为输出相位），由于完全捕获相位后ω'保持不变，故有t θω''=。
基于双dq坐标变换的三相电压锁相环的研究辛业春;李国庆;王尧;王振浩【摘要】This paper proposes a kind of method of three-phase voltage phase locked loop under three-phase unbalanced voltage. When the positive dq synchronous reference frame transforms, the dq axis voltage component will contain AC component caused by negative sequence voltage component which leads to the error of the three-phase voltage phase locked loop (PLL) based on the dq synchronous reference frame transformation. After the dq axis DC voltage component extracted from negative sequence dq synchronous reference frame transformation compensates positive sequence dq transformation synchronous reference frame q axis voltage component, the positive sequence voltage phase can be locked accurately and quickly. By the way of the negative sequence dq synchronous reference frame d axis and q axis DC voltage component detecting negative sequence voltage initial phase angle, the negative sequence voltage phase can be locked. The simulation results show that, this method can achieve the purpose that three-phase power supply frequency, positive sequence voltage phase and the negative sequence voltage phase can be fast and accurately locked in case of unbalanced three-phase voltage.%提出了一种三相电压不平衡情况下，三相电压基波频率、正序电压分量和负序电压分量相位锁定方法。
基于坐标系变换的并网锁相环性能分析杨国韬;孙志毅;刘立群【摘要】锁相环技术广泛应用于光伏并网发电系统中,其性能直接影响电网电压频率、相位检测的准确与否.对d-q变换的单同步坐标系软件锁相环、双同步解耦软件锁相环和增强型软件锁相环这三种软件锁相环进行仿真比较分析,通过分析单相电压跌落、双向电压跌落、单相短路、频率突变和电压偏移等情况,得到不同软件锁相环技术的优缺点.该分析为后期并网型逆变器的设计提供了依据,特别是在电网电压存在畸变或不平衡的情况下,选取适当的锁相技术可以有效提高系统并网能力.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2013(034)005【总页数】6页(P60-65)【关键词】锁相环;瞬时相位;相位信号;滤波器;光伏并网【作者】杨国韬;孙志毅;刘立群【作者单位】太原科技大学电子信息工程学院,山西太原 030024;太原科技大学电子信息工程学院,山西太原 030024;太原科技大学电子信息工程学院,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TP2020 引言目前，在电力电子装置中广泛应用的锁相环一般分为两种方法。
其中一种方法是采用硬件电路检测电网电压过零点求得相位差信号，然后用硬件或软件实现锁相［1－2］。
但由于每个工频周期内电网电压只有两个过零点，限制了锁相速度，而且电网电压本身的畸变和检测电路的各种干扰信号，使硬件锁相环电路很难准确检测到过零点，从而使输出的相位信号产生振荡。
另一种方法是基于同步旋转坐标变换的软件锁相环(software phase-locked loop，SPLL)，常用的包括单同步坐标系软件锁相环(single synchronous reference frame software phase-locked loop，SSRF-SPLL)［3］、双同步解耦软件锁相环(decoupled double synchronous reference frame software phase-locked loop，DDSR-SPLL)［4］和增强型软件锁相环(enhanced phase-locked loop single synchronous reference frame software phase locked loop，EPLL-SSRF-SPLL)［5］。
基于新型三相锁频环的锁相技术邹兵勇;李华;利雅琳;刘俊峰【摘要】锁相技术是分布式发电系统并网运行最基本的技术要求之一.针对在电网电压频率发生突变时传统锁相环PLL无法准确锁定电压相位的问题,本文提出了一种新型三相锁频环FLL.首先说明了因非理想微分运算导致频率估算时产生稳态误差的原理;然后详细分析了非理想电网条件下可能存在的3类误差源,并提出相应的解决方案;最后,系统地阐述了新型锁频环工作原理和参数设计的方法,并在Matlab/Simulink建立了相应的仿真模型,与基于dq同步坐标变换的三相同步锁相环SRF-PLL方法进行了对比实验.结果证明,该新型三相锁频环的动态响应速度很快,频率突变时的锁相性能比传统锁相环更好,具有很好的实用价值.【期刊名称】《电力系统及其自动化学报》【年(卷),期】2019(031)003【总页数】7页(P76-82)【关键词】分布式发电;锁相技术;锁相环;锁频环;频率突变【作者】邹兵勇;李华;利雅琳;刘俊峰【作者单位】广东电网有限责任公司中山供电局,中山 528400;广东电网有限责任公司中山供电局,中山 528400;广东电网有限责任公司中山供电局,中山 528400;华南理工大学自动化科学与工程学院,广州 510640【正文语种】中文【中图分类】TM761随着基于可再生能源的分布式发电技术的快速发展，越来越多的新能源发电（包括太阳能光伏发电、风力发电等）并入电网运行[1-5]，向电网提供电能，获取电网电压的频率、相位和幅值等电网同步信号是完成并网运行的前提与基础。
锁相技术广泛应用于电网并网、谐波抑制等工业领域[6-10]，用于为其提供瞬时相位的参考量。
为使电网并网和谐波抑制能快速准确地完成，锁相电路必须能够快速准确地跟踪电网基波正序电压的频率和相位。
在电力系统中常用的相位同步方法有基于电压过零检测鉴相的锁相方法、基于三相αβ变换的变换角检测法、加权最小均方差估计相位同步法和锁相环PLL（phase-locked loop）等[11]。
摘要：锁相环（简称PLL）是一种反馈控制系统,也是闭环跟踪系统，其输出信号的频率跟踪输入信号的频率。
本课题主要研究的是有关锁相环电路仿真模型的研究方法，深入探讨了锁相环的组成和工作原理及在各种电路中的应用，通过研究仿真模型及对锁相环的特性的分析，使我进一步掌握了锁相环的原理及在实际工作中的应用。
对锁相环仿真，使用MATLAB来实现是方便快捷的。
本课题介绍了锁相环电路的分类、工作原理、应用现状；建立了仿真锁相环电路捕捉过程的MATLAB模型，并进行了仿真，比较了不同种类锁相环电路的捕捉时间；对锁相环电路各种性能指标如同步带、捕捉带进行了分析，比较了两种锁相环电路的性能；最后提出了锁相环电路的改进方法，并对改进后的环路进行了仿真分析。
关键词：锁相环；鉴相器；滤波器；振荡器；MATLAB仿真Research of phase-locked loop circuit simulation model AbstractThe phase-locked loop (i.e. PLL) is one kind of feedback control system, is also the closed loop tracking system, its output signal frequency track input signal frequency. What this topic main research is the related phase-locked loop circuit simulation model research technique, discussed the phase-locked loop each aspect and the phase-locked loop the composition and the principle of work in depth, By studying the simulation model and analysis of the characteristics of the PLL，I further understand that the principle of phase-locked loop and the application in practical work. For phase-locked loop simulation's realization, use MATLAB to realize is the convenience quickly. Analyzed various performance indicators such as timing belt and capturing belt of the PLL circuit, comparing the performance of two phase-locked loop circuit and proposed the improvement of phase-locked loop circuit, and simulation to the Improved loop circuit.Key words: PLL; phase; filters; oscillators; MATLAB simulation目录1引言............................................ 错误！未定义书签。
基于解耦双同步坐标系(ddsrf_pll)锁相环正负序分离的平衡电流控制策略基于解耦双同步坐标系（DDSRF_PLL）锁相环正负序分离的平衡电流控制策略是一种用于三相电力系统中实现电流平衡的控制方法。
该方法基于PLL（Phase-Locked Loop）技术，通过对正序和负序电流进行分离和控制，可以有效地实现三相电流的平衡，降低电网损耗，提高电网稳定性。
该策略的核心是DDSRF_PLL锁相环技术，该技术可以将输入信号的相位与参考信号的相位进行比较，并根据比较结果对其进行调整，最终使得输入信号的相位与参考信号的相位保持一致。
在三相电力系统中，DDSRF_PLL可以应用于正序和负序电流的提取和控制。
首先，通过信号处理单元对三相电流进行采样和滤波处理，得到正序和负序电流的数学表达式。
然后，将得到的正序和负序电流信号输入到DDSRF_PLL锁相环中进行锁相和调整。
DDSRF_PLL锁相环会根据正序和负序电流与参考信号之间的相位差来调整电流信号的幅值和频率，使得正序和负序电流与参考信号同步，并保持在合适的电流范围内。
接下来，通过闭环控制算法对DDSRF_PLL锁相环进行控制，使得正序和负序电流分别趋于平衡。
具体的控制策略可以包括PID（Proportional-Integral-Derivative）控制算法和模型预测控制算法等。
这些控制算法可以根据实际情况选择合适的参数和方法，以实现电流平衡的控制。
最后，在电流控制的基础上，还可以结合功率控制策略，进一步优化系统性能。
例如，可以通过动态功率因数校正技术来实现功率因数的优化调整，减少无功功率的损耗，提高系统的能效。
总结起来，基于解耦双同步坐标系锁相环正负序分离的平衡电流控制策略是一种有效的三相电流平衡控制方法。
该方法利用DDSRF_PLL锁相环技术对正序和负序电流进行分离和调整，通过闭环控制算法实现电流的平衡，进一步结合功率控制策略可以优化系统性能。
这种控制策略在电力系统中具有广泛应用前景，能够提高系统的稳定性和能效，降低电网损耗。
