基于DSP的数字锁相环的设计

数字化并联有源电力滤波器的DSP软件锁相环设计摘要：本文介绍一种基于DSP的频率校正和基波相位校正新方法用于数字化并联有源电力滤波器的工频锁相，通过频率校正环节和相位校正环节分别计算出基波分量频率和初相与标准信号的误差，用以调整标准信号的频率和相位。

该方法不需要闭环反馈，结构简单，其响应速度满足并联有源电力滤波器谐波检测以及谐波指令电流控制输出的时间要求。

关键词：并联有源电力滤波器;软件锁相环;过零检测引言随着电力电子技术、微电子技术、计算机技术的迅猛发展，大量高效电力电子设备得到了广泛的应用，使得电力系统中的电压、电流等电气量出现谐波分量，严重影响了工业的正常生产。

谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器，其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。

这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿性能不受电网阻抗的影响，具有很好的应用前景。

模拟锁相环锁相环是一个闭环的相位控制系统，能够自动跟踪输入信号的频率和相位。

一般的模拟锁相环控制框图如图1所示，由鉴相器 (PD)、低通滤波器 (LPF) 和压控振荡器 (VCO) 组成。

通过将压控振荡器的输出信号与电网电压的采样信号这两路频率和相位不同的信号送入鉴相器，生成误差信号，该信号是相位差的线性函数。

经过低通滤波器后输出。

压控振荡器在电压信号的控制下将改变输出电压信号的频率和相位，以便使信号和的频率和相位差减小。

结论本文所提出的采用基于过零检测电路的数字信号处理器TMS320F2407的软件锁相环的实现方法，可以很好地满足并联有源电力滤波器谐波检测和谐波指令电流控制输出的要求，如相位的跟踪精度和速度，波形失真度等。

实验结果验证了方法的可行性和有效性。

参考文献:[1] 曹凤香，基于单片机的UPS数字化锁相技术[J].电力电子技术，2007,41(6)：86-89.[2] 罗昉.正过零鉴相全数字逆变器锁相环建模研究[J].电力电子技术，2007,41(6)：86-92.[3] 庞浩，俎云霄.一种新型的全数字锁相环[J].中国电机工程学报，2003,23(2)：37-41.。

基于DSP的三相UPS数字化锁相技术周至凯;谢来阳【期刊名称】《大众科技》【年(卷),期】2014(000)001【摘要】In order to realize the fast, stable and high precision phase-lock requirement of UPS. In the paper, a method of digital phase lock loop based on TMS320F2812 is presented, and the Simulink model of this phase-lock loop is established. At last, the algorithm and program is given. This method having good stability and dynamic performance is easy to achieve. The experimental results verify the feasibility and effectiveness of this method.%为了实现UPS快速、稳定和高精度锁相的要求，文章提出了一种基于TMS320F2812的数字锁相方法，建立了Simulink模型对锁相环进行仿真，给出了算法和程序流程。

这种方法容易实现，稳定性、动态性能较好。

锁相实验结果验证了该方法的可行性和有效性。

【总页数】3页(P23-25)【作者】周至凯;谢来阳【作者单位】民航中南空管局设备维修中心，广东广州 510403;民航中南空管局设备维修中心，广东广州 510403【正文语种】中文【中图分类】TM762【相关文献】1.基于DSP的三相软件锁相环设计 [J], 琚兴宝;徐至新;邹建龙;陈方亮2.基于DSP的三相应急动力电源锁相设计与实现 [J], 谢云燕;唐文亮;刘欲燃;郭湘勇3.基于DSP的UPS数字化锁相控制实验系统设计 [J], 胡天友;刘洋;王海;张晓博;黄波4.基于DSP的三相软件锁相环设计 [J], 琚兴宝;徐至新;邹建龙;陈方亮5.基于DSP Builder三相锁相环的设计 [J], 罗文清;劳雪婷;吕玉波;刘畅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

DSP逆变电源并联系统锁相环设计摘要：提出了一种基于DSP的消除SPWM全桥逆变器直流偏磁问题的控制方案，采用TI公司的DSP芯片TMS320F240来实现。

在一台400Hz6kW样机上进行了实验，实验结果表明该方案能较好地解决全桥逆变器中的直流偏磁问题。

本文引用地址：/article/264220.htm关键词：全桥逆变器;直流偏磁;正弦波脉宽调制1引言近年来，SPWM逆变器已经在许多交流电能调节系统中得到广泛应用，相对于半桥而言，全桥逆变器的开关电流减小了一半，因而更适合于大功率场合。

在SPWM全桥逆变器中，为实现输入输出之间的电气隔离和得到合适的输出电压幅值，一般在输出端接有基频交流变压器。

而在输出变压器中，由于各种原因引起的直流偏磁问题致使铁心饱和，从而加大了变压器的损耗，降低了效率，甚至会引起逆变器颠覆，严重影响了SPWM全桥逆变器的正常运行，必须采取措施加以解决。

随着高频开关器件的发展，模拟瞬时值反馈控制使SPWM逆变器获得了优良的动态响应特性和较小的谐波畸变率。

但模拟控制存在着分散性大、温度漂移及器件老化等不利因素，因而给设备调试及维护造成许多困难。

数字控制克服了模拟控制的上述缺点，并具有硬件简单、调试方便、可靠性高的优势，因而引起了高度的重视。

本文在对SPWM全桥逆变器中输出变压器直流偏磁机理分析的基础上，提出了一种数字PI控制方案，通过采样输出变压器原方电流来调整触发脉冲宽度。

该方案利用DSP芯片TMS320F240在一台全数字化6kW、400Hz中频逆变电源上得以实现，实验结果表明所提出的方案较好地抑制了输出变压器的直流偏磁。

2直流偏磁DSP控制的SPWM全桥逆变器如图1所示。

直流偏磁是指由于输出变压器原边电压正负波形不对称，引起变压器铁心工作磁滞回线中心点偏离零点，从而造成磁工作状态不对称的现象。

变压器工作时，磁感应强度B的变化率为B=dt(1)励磁电流Iμ的变化率为Iμ=dt(2)图1DSP控制的SPWM全桥逆变器图2无直流偏磁时波形图(a)SPWM波形(b)磁感应强度B(a)SPWM波形(b)磁感应强度B图3有正直流偏磁时波形图式中：U1——变压器原边电压;N1——变压器原边绕组匝数;Ae——变压器铁心截面积;Lo——变压器铁心磁路长度;μ0——空气磁导率;μr——变压器铁心相对磁导率。

基于DSP的软件锁相环的实现点击数：140洪君，黄沃林，罗剑（广州骏发电气有限公司，广东广州511400）摘要针对传统锁相环存在硬件电路复杂、易受外界环境干扰及锁相精度不高等问题，介绍了一种基于数字处理器TMS320F2812 实现对电网电压软件锁相功能的设计方案，并给出了过零检测电路和部分软件设计流程图。

通过实验证明，软件锁相环能够对基波及一定频率范围内的谐波电压实现准确的相位锁定，由于软件锁相环功能主要由DSP完成，简化了硬件电路，具有更强的抗干扰能力和实际应用效果。

关键字软件锁相环；过零检测；相位捕捉AbstractKeywords0 引言准确获取电网基波及谐波电压的相位角，在变频器、有源滤波器等电力电子装置中具有重要的意义，通常需要采用锁相环得以实现。

传统锁相环电路一般由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器及分频器组成，其工作原理是通过鉴相器将电网电压和控制系统内部同步信号的相位差转变成电压信号，经环路滤波器滤波后控制压控振荡器，从而改变系统内部同步信号的频率和相位，使之与电网电压一致。

传统锁相环存在硬件电路复杂、易受环境干扰及锁相精度不高等问题，随着大规模集成电路及数字信号处理器的发展，通过采用高速DSP 等可编程器件，将锁相环的主要功能通过软件编程来实现。

本文设计的锁相环控制系统采用数字处理器TMS320F2812 芯片实现对电网基波及特定次谐波电压相位的跟踪和锁定。

1 软件锁相环的设计方案1.1 工作流程基于DSP的软件锁相环设计此方案的基本思路是通过采样电压过零点获取同步信号，采用DSP 内部定时器的循环计数产生同步信号来实现压控振荡器和分频器的功能，即通过改变定时器的周期或最大循环计数值的方法来改变同步信号的频率和相位，同时对电压进行A/D 转换及数据处理，得出基波及谐波电压的相位与频率，调整SPWM 正弦表格指针地址完成对基波及谐波电压的锁相功能，其工作流程如图1 所示。

通常，过零信号可以通过检测电网三相电压中任一相的过零点获取。

基于定点DSP的软件锁相环的设计和实现摘要软件锁相环是软件接收机中执行载波恢复功能的关键部分。

提出了一种48位定点扩展精度的算法，可以有效地实现软件锁相环。

与浮点算法比较，能极大地降低的运算量，降低功耗，同时保证动态范围运算精度。

关键词低轨道卫星软件接收机软件锁相环定点扩展精度算法低轨小卫星通信是近年来卫星通信应用中一个方兴未艾的重要领域，"创新一号"小卫星是我国研制的具有完全自主知识产权的存储与转发通信小卫星，手持终端是专门为这颗小卫星研制的低功耗地面手持通信终端，支持调制数据速率达76．8的窄带信道。

基于公司的低功耗16位定点数字信号处理器3205510最高运算能力为200，完全用软件实现低中频数字接收机，其中包括执行载波恢复功能的软件锁相环--。

在用浮点算法实现软件锁相环时，由于3205510是一个定点处理器；没有浮点处理单元，只能用编译器产生模拟浮点运算的指令，运算量需要67．2，效率很低，因此需要一种能在3205510上执行的定点算法，有效地降低运算量。

本文提出了一种48位定点扩展精度算法实现，提高了效率，减少了运算量，同时保证了环路计算的精度和动态范围。

范文先生网收集整理1软件锁相环1．1软件锁相环的结构图1表示软件数字接收机中的解调器。

它包括由改进的环路构成的载波跟踪环路。

采样后的中频信号经过数字混频，滤掉高频分量，通过改进的环路产生控制信号，控制数控振荡器得到新的本振参考信号。

其中的相位检测器和环路滤波器结构如图2所示。

1．2软件锁相环的设计由图2可见，的计算由计算相位误差和更新环路中间变量、输出控制信号两部分组成。

算法描述可用伪码白表示中断发生{读取基带数据_=_=计算相相位误差=_×_**×_更新环路中间变量__=2×+_-1输出控制信号ΔΔ=1×+_设置载波频率=Δ+0***}注**_是归一化因子，由_和_和初始值决定***0是固定的中心频率算法描述中的中断周期就是环呼采样时间间隔。

基于DSP和CPLD的数字锁相技术研究
王青松;李迪安;张仲超
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2007(024)010
【摘要】提出了一种基于数字信号处理技术(DSP)和可编程逻辑控制器件(CPLD)的全数字锁相方法.首先实现了DSP与CPLD的相互通信,在此基础上详细阐述了锁相的基本原理,并分别给出了DSP和CPLD的程序算法和设计流程,最后通过实验验证了该方法的正确性和可行性.实践证明,该技术具有广泛的推广应用前景.
【总页数】3页(P58-60)
【作者】王青松;李迪安;张仲超
【作者单位】浙江大学,电气工程学院,浙江,杭州,310027;浙江大学,电气工程学院,浙江,杭州,310027;浙江大学,电气工程学院,浙江,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
【相关文献】
1.基于CPLD的高精度全数字锁相环 [J], 熊学海;付志红;李胜芳;林伟
2.基于CPLD的低频信号全数字锁相环设计 [J], 毛竹林;李尚柏
3.基于数字锁相环的FM解调器设计及其在cpld上的实现 [J], 周希伟
4.基于CPLD和DSP的高速图像采集技术研究 [J], 徐婉莹;刘建军;黄新生
5.基于DSP和CPLD的数控插补技术研究 [J], 朱春光;龙佑喜;盛德军
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于DSP Builder的带宽自适应全数字锁相环的设计与实现时间：2010-10-14 07:52:46 来源：现代电子技术作者：李勇朱立军单长虹传统的数字锁相环设计在结构上希望通过采用具有低通特性的环路滤波，从而获得稳定的振荡控制数据。

但是，在基于数字逻辑电路设计的数字锁相环系统中，利用逻辑算法实现低通滤波是比较困难的。

于是，出现了一些脉冲序列低通滤波计数电路，其中最为常见的是“N先于M”环路滤波器。

这些电路通过对鉴相模块产生的相位误差脉冲进行计数运算，获得可控振荡器模块的振荡控制参数。

脉冲序列低通滤波计数方法是一个比较复杂的非线性处理过程，难以进行线性近似，所以无法采用系统传递函数分析方法确定锁相环中的设计参数，以及进一步分析锁相性能。

在设计方法上多采用VHDL 语言或者Verilog HDL语言编程完成系统设计，并利用EDA软件对系统进行时序仿真，以验证设计的正确性。

该种设计方法就要求设计者对FPGA硬件有一定的了解，并且具有扎实的硬件描述语言编程基础。

本文采用一种基于比例积分(PI)控制算法的环路滤波器应用于带宽自适应的全数字锁相环，建立了该锁相环的数学模型，并分析该锁相环的各项性能指标和设计参数之间的关系。

利用DSP Builder直接对得到的锁相环数学模型在Matlab／Simulink环境下进行系统级的建模，并进行计算机仿真，同时将建立的模型文件转换成VHDL程序代码，在QuartusⅡ软件中进行仿真验证，并用FPGA予以实现。

1 带宽自适应全数字锁相环的理论分析1．1 基于PI控制的模拟锁相环的理论分析锁相回路是一个负反馈系统，主要由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和压控振荡器(VCO)三个部分组成。

鉴相器的作用是计算输入信号和输出信号的之间的相位误差。

环路滤波器的主要作用是抑制噪声及高频分量，并且控制着环路相位校正的速度与精度。

为了能够提高锁相系统的性能，本文采用基于PI控制算法的一阶低通滤波器，即将鉴相模块鉴别出的相位误差大小乘以一定的比例系数而产生一个比例控制参数，同时对相位误差大小进行积分，并在积分系数的调节下产生一个积分控制参数，最终取比例和积分控制参数的和作为该环节的控制参数。

基于 DSP 的高动态锁相环的实现唐丽婵;陆宇;汤雪华【摘要】文中介绍了常见锁相环的基本结构，分析了相位检测器、环路滤波器和压控振荡器的执行情况。

PLL 环路滤波器的系统函数表明，环路滤波器的性能基本上决定了锁相环的质量。

侧重于环路滤波器的设计，结合锁相在高动态GPS 接收机环路中的应用，提出了在高动态环境中，一种两相锁频环辅助三相锁相环数字滤波器的细节。

模拟结果表明，该锁相环的性能比普通 PLL 已大大改善，并完全符合高动态信号跟踪的要求。

%This paper introduces the basic structure of common phase-locked loop,and analyzes implementation of phase detector,loop filter and VCO.System function of PLL loop filter shows that the performance of loop filter basically determines the quality of phase-locked loop.Focusing on the loop filter design,combined with application of PLL in loop of high-dynamic GPS receiver,details of a digital filter in highly dynamic environment with two-phase frequency locked loop aiding a three-phase phase-locked loop are presented.The simulation results show that the proposed PLL has much better performance than common PLL,and is in full compliance with the requirements of high dynamic signal tracking.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2015(032)002【总页数】3页(P66-68)【关键词】锁相环;滤波器;DSP;高动态【作者】唐丽婵;陆宇;汤雪华【作者单位】上海电气集团股份有限公司中央研究院，上海 200070;上海电气集团股份有限公司中央研究院，上海 200070;上海电气集团股份有限公司中央研究院，上海 200070【正文语种】中文【中图分类】TM461随着载波跟踪特性逐渐优良，锁相环已被广泛应用在无线电技术的各个领域。

基于DSP的软件锁相环的实现软件锁相环（Software-Defined Phase-Locked Loop，简称软件锁相环，简写为SDPLL）是一种基于数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）的锁相环控制算法。

它通过使用数字信号处理器来执行各种计算和调整，实现了锁相环的全部功能。

锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种闭环控制系统，用于将输入信号的频率和相位与参考信号保持同步。

传统的锁相环通常使用模拟电路来实现，而软件锁相环则通过数字信号处理器中的算法和计算来实现。

软件锁相环的实现步骤如下：1.采样输入信号：软件锁相环首先需要采样输入信号，通常使用高速模数转换器（ADC）将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。

2.数字信号处理：采样得到的数字信号经过数字信号处理器进行各种运算和处理。

首先，对信号进行滤波，以去除不需要的频率成分。

然后，进行频率和相位的测量。

这可以通过计算信号的快速傅里叶变换（FFT）来实现。

另外，还可以使用相关函数或自相关函数来测量相位。

3.锁相环控制：基于测量得到的频率和相位信息，软件锁相环通过控制数字信号处理器内部的参数来调整输出信号的频率和相位，使其与参考信号同步。

控制算法通常包括PID控制等经典控制方法，以及其他更复杂的先进算法，如模糊逻辑控制、神经网络控制等。

4.输出信号生成：根据锁相环控制算法的计算结果，软件锁相环生成调整后的输出信号。

通常，使用数字信号处理器内部的数字频率合成器（NCO）来生成所需的频率和相位。

软件锁相环具有以下优点：1.灵活性：软件锁相环可以根据不同的需求进行定制，可以实现更复杂和灵活的控制算法，适应不同的应用场景。

2.可编程性：软件锁相环的算法和参数可以通过编程进行调整和改变，不需要修改硬件电路，提高了系统的可调性和可维护性。

3.数字精度：软件锁相环的计算和控制都是基于数字信号处理器进行的，具有很高的计算精度和稳定性。

基于DSP的光伏并网发电系统数字锁相技术在光伏并网发电系统中，需要实时检测电网电压的相位和频率以控制并网逆变器，使其输出电流与电网电压相位及频率保持同步，即同步锁相。

同步锁相是光伏并网系统一项关键的技术，其控制精确度直接影响到系统的并网运行件能。

倘若锁相环电路不可靠，在逆变器与电网并网工作切换过群中会产生逆变器与电网之间的环流，对没备造成冲击，这样会缩短设备使用寿命，严重时还会造成设备的损坏。

TI公司生产的高速数字信号处理器TMS320C2000系列，不仅体积小、功耗小、可靠性高，而且内部集成了12路PWM发生器、6路CAPTURE单元电路等外设电路，非常适合于PWM信号的控制及锁相环的数宁实现。

本文采用了一种基于DSP芯片TMS320C2407A实现光伏并网系统数字锁相的与法，并给出了实验结果。

1 锁相的原理锁相环是一个闭环的相位控制系统，能够自动跟踪输入信号的频率和相位。

利用锁相环技术可以产生同步于输入信号的整数倍频或分数倍频的输出控制信号。

锁相环的基本结构是由签相器(PD)、环路滤波器(LF)、压控振荡器(VC0)和倍频器(MF)等组成，如图l所示。

倍频器实现对输出信号Uo进行整数或分数倍频。

鉴相器是用来比较输入信号Ui与倍频器输出的锁相信号Ub之间的相位差，并把该相位差转化为电压信号Ue。

环路滤波器通常具有低通特性，作用是滤除电压信号Ue中高频分量与其它噪声信号，产生稳定的电压控制信号Ue。

压控振荡器的振荡频率受电压控制信号Ue的控制，完成电压-频率的变换作用，从而实现锁相。

特殊情况，当倍顿器的倍频数为1时，即Ub=Uo，这时实际上实现了输出信号Uo与输入信号Ui之间的直接锁相。

一般来说，锁相可分为模拟锁相和数字锁相两种。

衡量锁相性能的三个技术指标是锁相范围、锁相速度和稳定性。

传统的模拟锁相电路复杂，器件参数需要调整，存在温度漂移，精度不高。

而采用数字锁相方法，可有效消除模拟方法的缺点，同时具有控制灵活，装置升级方便，可在线修改与调试，可靠性高，维护便利等优点，是PLL技术发展的趋势。

文章编号:1673-6397(2009)增01-0053-05电压不对称情形下基于DSP 软件锁相环的设计吕　飞,吕　运,张松涛(海军蚌埠士官学校机电系,安徽蚌埠　233012) 摘要:准确的相位信息对大部分现代电能变换装置的稳定运行至关重要,比如高频PW M整流。

软件锁相环(SP LL )具有设计自由、适应性强等优点可快速准确获得电网电压的相位和频率信息。

本文针对电网电压不对称的情形,分析SP LL 原理,获得SP LL 线性化模型,设计SP LL 控制器,讨论实际情况对控制器参数的要求,并用DSP 实现所设计SP LL 。

仿真表明所设计SP LL 良好运行于高频PW M 整流,并对其他电能变换装置中的SP LL 设计具有指导意义。

关键词:软件锁相环;坐标变换;数字信号处理器;延迟信号抵消中图分类号:T M46　文献标识码:A Design and R ealization of Softw are Phase -Locked Loop under G ridV oltage DissymmetryLV Fei ,LV Y un ,ZH ANG S ong -tao(E lectromechanical Department ,Bengbu Naval Petty O fficer Academy ,Bengbu 233012,China )Abstract :Accurate phase information is crucial for m ost of the m odern power -electronics apparatus such as the PW M rectifier ,PW M converter and s o on.A s oftware phase -lock loop (SP LL )has s o many advantages,such as freedom of design.Then it is usually proposed to obtain phase and frequency in formation of the grid v oltage.In this paper ,considering of the condition of grid v oltage dissymmetry ,the operational principle of SP LL is analyzed.The linearized m odel of SP LL is obtained ,and als o the SP LL controller is designed.The relations between controller parameters and operation conditions are discussed and the conceived SP LL is achieved by DSP.Simulation results indicate the designed SP LL can w ork well in a PW M rectifier.K ey Words :SP LL ;Frame T rans form ;DSP ;DSC作者简介:吕飞(1982-),男,安徽阜阳人,硕士,研究方向为电力电子与电力传动。

基于DSP的高精度单相软件锁相环的实现
张启亮;刘倩影
【期刊名称】《电工电气》
【年(卷),期】2016(000)003
【摘要】介绍了一种二阶巴特沃斯差分方程的计算方法和基于瞬时无功理论的三相锁相环，并提出了一种改进的单相低通锁相环算法。

利用Matlab软件和TMS2812 DSP数字信号处理器对工频、幅值跳变、频率变化下的电压信号进行了仿真和编程验证，结果表明该算法能快速实现对畸变电压高精度地锁相，具有构造简单、精度高、锁相快等优点。

【总页数】4页(P29-32)
【作者】张启亮;刘倩影
【作者单位】国网济宁供电公司，山东济宁 272000;国网济宁供电公司，山东济宁 272000
【正文语种】中文
【中图分类】TM714.3
【相关文献】
1.基于DSP的单相逆变闭环控制的实现 [J], 王俪蓉;杨祝涛;颜文森;王玉峰;侯世英
2.基于DSP的单相全桥逆变数字控制器设计与实现 [J], 张晓力;叶晓剑;王嵩;廉小亲;段振刚
3.基于定点DSP的软件锁相环的设计和实现 [J], 蒋毅凯;李国通;杨根庆
4.基于DSP2407的单相软件锁相环的实现 [J], 徐耀
5.一种基于DSP的软件锁相环模型与实现 [J], 何一;张亚妮;葛临东
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于DSP的软件锁相环的设计李进兵荣雅君董杰安刚虎燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004摘要文中分析了锁相环的工作原理和锁相环软件设计流程，设计了基于数字信号处理器TMS320LF2407A的数字锁相环，给出了锁相环程序流程图和部分程序，并给出了实验结果。

关键词锁相环，DSP，逆变电源1．引言在逆变器并网控制系统中，为了保证逆变器输出电流和电网电压同相，一般要采用锁相环(PLL—Phase Locked Loop)技术。

常用的模拟锁相环主要由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和压控振荡器(VC0)组成，如图1所示。

鉴相器比较输入信号Vi和压控振荡器的输出信号Vo之间的相位差，完成相位差--电压变换。

环路滤波器的作用是滤除鉴相器输出信号Vd中的高频分量和其它干扰分量。

压控振荡器的振荡频率受环路滤波器输出电压Vc的控制，实现电压--频率的变换。

从而完成锁相的功能。

图1 锁相环原理图传统的锁相方法电路复杂且精度不高，以高速DSP芯片实现的数字方法与模拟方法相比有如下优点：智能化程度更高，性能更加完美：控制灵活，甚至可以在线修改控制算法，而不必对硬件电路做改动；可靠性高；维护方便，一旦出现故障，可以很方便地进行在线调试。

因此，本文设计的锁相控制系统采用TI公司TMS320LF2407A芯片来实现对市电的跟踪。

2．锁相控制的设计与实现一般软件锁相环的程序流程图如2图所示图2 软件锁相环国家自然科学基金项目（资助号：50237020）2.1 市电频率信号波形整形电路由于DSPLF2407A的参考电压为3.3伏需要通过硬件电路将220伏电压转化成3.3伏的方波。

本文利用一个迟滞比较器把输入整形为一个和输入同频同相的矩形波，然后利用该波形在软件上进行频率和相位跟踪。

具体实现电路如图3所示。

整定电路的输出波形如图4所示。

图3 市电频率信号波形整定电路图4 整定电路输出波形2.2 SPWM波的发生逆变器输出电压基准正弦信号需要由DSP给出。

DSP原理及应用：锁相环的作用1. 锁相环(SPLL)的概念锁相环（PLL）是一种电子电路，它能够在输入信号的基础上生成具有特定相位关系的输出信号。

数字信号处理（DSP）是一种用于处理和分析数字信号的技术。

在本文中，我们将探讨DSP原理及应用中锁相环的作用。

2. 锁相环在DSP中的作用在数字信号处理中，锁相环广泛应用于时钟恢复、频率合成和相位调整等领域。

下面列出了锁相环在DSP中的主要应用：•时钟恢复：在数字通信中，接收端需要恢复出发送端的时钟信息。

由于噪声和传输中的时钟抖动等因素，接收端的时钟可能会有一定的偏移。

锁相环通过比较接收到的数字信号与本地时钟的相位差，自动调整本地时钟的频率和相位，以实现时钟恢复。

•频率合成：在数字信号处理系统中，有时需要生成特定频率的时钟信号或基带信号。

锁相环可以通过调节其自由运行振荡器（VCO）的频率和相位，实现生成所需频率的信号。

•相位调整：在一些特定应用中，需要对信号进行相位调整，以满足特定的要求。

锁相环可以通过控制自由运行振荡器的相位，对信号进行精确的相位调整。

3. 锁相环的工作原理锁相环基本由三个主要部分组成：相位检测器（PD）、低通滤波器（LPF）和自由运行振荡器（VCO）。

下面对锁相环的工作原理进行详细说明：•相位检测器：相位检测器比较输入信号与反馈信号的相位差，并将其转化为电压或数字信号输出。

常见的相位检测器有边沿触发相位检测器和采样相位检测器等。

相位检测器的输出信号表示输入信号与反馈信号之间的相位差。

•低通滤波器：锁相环的输出信号被发送到一个低通滤波器进行滤波处理。

滤波器的作用是去除高频噪声，使得锁相环能够稳定地锁定到输入信号的频率和相位。

•自由运行振荡器：自由运行振荡器是锁相环的核心部分，它的频率和相位可以通过反馈信号进行调整。

自由运行振荡器的输出信号作为反馈信号输入到相位检测器，与输入信号进行相位比较。

通过不断调整自由运行振荡器的频率和相位，锁相环最终能够锁定到输入信号的频率和相位。

科技资讯2016 NO.07SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程19科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 在直流输电、无功补偿等场合中,均要求准确获取电网电压相位信息。

目前,工程上多以数字信号处理器为核心,实现离散域的三相锁相环(PLL)算法,虽然具有编程灵活的优点[1],但是算法中的三角运算、乘法运算占用了大量CPU资源[2]。

而现场可编程门阵列(FPGA)以硬件电路形式并行运行,不存在占用CPU资源的问题,更适合于工程现场。

文献[3]以FPGA器件为核心实现了快速锁DOI:10.16661/ki.1672-3791.2016.07.019基于DSP Builder 三相锁相环的设计①罗文清1* 劳雪婷1 吕玉波2 刘畅3(1.东北电力大学电气工程学院 吉林吉林 132012;2.国网吉林省电力有限公司营销部 吉林长春 130021;3.国网吉林省电力有限公司吉林供电公司 吉林吉林 132021)摘 要:传统三相锁相环的设计方法占用资源多,开发效率低下,针对这一特点,该文在DSP Builder环境下实现了三相锁相环的设计。

在Simulink环境下进行建模仿真后,利用Signal Compiler模块将MDL文件直接转化为可综合的硬件描述语言,整个过程无须人工编程。

最后,将HDL代码下载到FPGA芯片上进行实物验证。

结果表明,此三相锁相环可以快速实现精确锁相，验证了该设计方法的可行性和有效性。

关键词:DSP Builder 三相锁相环 现场可编程门阵列 硬件描述语言中图分类号:TM76文献标识码:A文章编号:1672-3791(2016)03(a)-0019-02①通讯作者:罗文清(1991,7—),男,汉,福建漳州人，硕士,研究方向:柔性直流输电,E-mail:zhluo22@。

Signal Compiler图1 三相锁相环控制原理图图2 三相锁相环模型科技资讯2016 NO.07SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程20科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION相,但是其基于底层Verilog HDL硬件描述语言的开发手段,存在开发效率低、优化困难等缺点。