基于DSP的三相软件锁相环设计
- 格式：pdf
- 大小：64.30 KB
- 文档页数：1
大 循环计 数值 的 方法来 改 变同步 信 号的频 率和 相位 。
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 。 下面 是基 于Ｄ Ｓ Ｐ 的三相 软件 锁 相环 的设 计 。 三相 Ｓ Ｐ Ｌ Ｌ 的基本 结 构框 图如 图２ 所示 。 图中虚 线框 内的坐 标变 换 为鉴
＝
设 ＝
时的最大计数值为 Ⅳ巾 ＝Ⅳ， 对应的定时器的周期为
，
（ ２ ｚ／ Ⅳ 国 ） 。 则当 ｇ Ｏ ：∞ ＋ 一 时， 若保持 不变， 则最大计
数值为Ⅳ一 ＝Ⅳ ， ／ （ １ ＋ ＆ ， ｃ ／ ∞ ） ， 由于正常隋 况下电网电压频率波动很 小，
即＆ 变，则
（ ｓ ｏ ａ ｗａ ｒ ｅ Ｐ Ｌ Ｌ ） 。 在 设计某 些 电力 电子 装置 （ Ｐ Ｓ 、 有源滤 波器 ） 时， 准确 而又 快速
振 荡频 率 。 用 Ｄ Ｓ Ｐ 实现 时 ， 一般 采 用 Ｄ Ｓ Ｐ 内部 定时器 的循环 计数 来产 生 同
步信 号 、 实 现压控 振荡器 和分 频器 的功 能 ， 因此 可通过 改变 定时器 的周 期 或最
科 学 论 坛
Ｃ ｈｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖｉ ｅ ｗ
啊
ｌ
基 于 ＤＳ Ｐ的三 相 软件 锁 相环 设 计
张为 飞 任倩儒
（ 陕西 凌云 电器 集 团有 限公 司 ７ ２ １ ０ ０ ６ ） ［ 摘 要】 随着大 规模 集 成 电路 及 高速 数字信 号 处理 器的 发展 ， 通信 领域 的信 号处 理越 来越 多地 在数 字 域付诸 实 现 。 软件 锁相 技 术是 随着 软件 无线 电 的发展 和高 速Ｄ Ｓ Ｐ 的出现 而开展 起 来 的一个研 究课 题 。 对 于三相 电网 ， 采用 单相 同步 的方法 很 难准确 的 实现坐 标 系与 电网三 相 电压 合 成矢量 的 同步 ， 必 须综 合三相 电压 的相 位信 息 。 根据 经 验 ， 作者 基 于Ｄ Ｓ Ｐ 的三相 软件 锁相 环进 行 了设 计 ， 望 能给 同仁 一些 帮助 。 ［ 关键 词］ 三相 软件 锁 相环 ， Ｄ Ｓ Ｐ； 设计 中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ３ １ １ ． １ 文 献标识 码 ： Ａ 文章编 号 ： ｌ ０ ０ ９ — ９ ｌ ４ ｘ （ ２ ０ ｌ ５ ） ３ ２ — ０ ３ ６ ７ — ０ １
学 模 型 图３ 。
当 一 日 很 小 时 （ 一 般 认 为 小 于 ） ， 有 ： ＝ ｓ ｉ ｎ （ ｏ ‘ 一 ｐ ） Ｕ ｓ ｐ ’ 一 ０ ）
（ ３ ）
令 ’＝０ 并将
，
合 并 到 Ⅳ中， 可得三 相ｓ Ｐ Ｌ Ｌ 的线性 化数 学模
型， 如 图４ Ｎ示 。
图 ２三 相Ｓ Ｐ Ｌ Ｌ 结构 框 图
＝ ｃ ｏ ｓ １ ０
ｕ ＝ Ｃ Ｏ Ｓ １ ０
栋 Ｕ ， ． ｃ ｏ ｓ （ ０ ＂ － ０ ）
由式 （ ２ ） 可知 ， 当ｄ 轴与 完 全 同相 时 ｗ ０， 由此可 得三相 Ｓ Ｉ ） Ｌ Ｌ 的数
参 考文 献 图３ Ｓ Ｐ Ｌ Ｌ 的 非线 性模 型 ［ １ 】 符晓 ， 朱洪 顺 ， 袁嫣红． Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ ３ ３ ｘ出版 社 ， ２ ０ ０ ６ ．
［ ２ 】 张兴 ， 张崇 巍 ． Ｐ ＷＭ整 流器及 其控 制【 Ｍ】 ． 北京： 机 械工业 出版社 ， ２ ０ ０ ３ ．
￣ Ｏ ｆ， 所以ⅣＩ ≈Ⅳｒ ／ （ １ 一 ， （ １ 一
／ ｃ ｏ ） ， 若保持最大计数值Ⅳ 不
／ ∞ ） 。 当电网频率波动范围小于± ２ 胁 时， 上述
近似 误差 为 １ ． ６ ‰。
设 平衡 三相 电压 为 ：
＝ ｃ ｏｓ ０
图 １矢量 相 位差 示 意 图
ｃ ｏ ＝１ ０ ０ ｚ（ 电 网额 定 频率 ） ， 各 项 功能都 由Ｄ ｓ Ｐ 完成 。
电网 电压 经 坐标变 换后 得到 ， 经 过环 路滤波 器后 改变压 控振 荡器 的
术是基 于数字 信号 处理技 术在Ｄ 等通 用可 编程器 件上 的实现 形式 ， 由于 这一 类型 锁 相 环 的 功 能 主 要 通 过 软 件 编 程 实 现 ， 因 此 可 将 其 称 为 软 件 锁 相 环
随着大规模 集成 电路及 高速数字信 号处理器 的发展 ， 通信领 域 的信 号处理
越来越 多地在 数字域 付诸实 现 。 软 件锁相 技术是 随着软 件无线 电的发展 和高 速 Ｄ Ｓ Ｐ 的 出现而开展 起来 的一 个研究 课题 。 在软 件无 线电接 收机 中采用 的锁相 技
相器 ， Ｃ ｐ ｌ ｌ 积分 环 节 ｌ ／ ｓ 为压 控 振荡 器 ， ｏ ） ｆ为 压控 振 荡器 的 固有频 率 ， 此处
１ ｎＲ．
图４ Ｓ Ｐ Ｌ Ｌ 的线 性模 型
科技 博览 ｌ ３ ６ ７
［ ３ 浏 飞， 段善旭 ， 徐鹏威 等 ． 光伏 并 网发 电系统若 干技 术 问题 的研究 ［ Ｊ ］ ． 太 阳能 ， ２ ０ ０ ６ ， （ ４ ） ： ３ ４ － ３ ７ ． ［ ４ Ｊ 王兆 安 ， 黄俊 ． 电力 电子技 术 ［ ＭＪ ． 北京： 机 械 工业 出 版社 ， ２ ０ ０ ９ ：１ ０ ０ —
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 。 下面 是基 于Ｄ Ｓ Ｐ 的三相 软件 锁 相环 的设 计 。 三相 Ｓ Ｐ Ｌ Ｌ 的基本 结 构框 图如 图２ 所示 。 图中虚 线框 内的坐 标变 换 为鉴
＝
设 ＝
时的最大计数值为 Ⅳ巾 ＝Ⅳ， 对应的定时器的周期为
，
（ ２ ｚ／ Ⅳ 国 ） 。 则当 ｇ Ｏ ：∞ ＋ 一 时， 若保持 不变， 则最大计
数值为Ⅳ一 ＝Ⅳ ， ／ （ １ ＋ ＆ ， ｃ ／ ∞ ） ， 由于正常隋 况下电网电压频率波动很 小，
即＆ 变，则
（ ｓ ｏ ａ ｗａ ｒ ｅ Ｐ Ｌ Ｌ ） 。 在 设计某 些 电力 电子 装置 （ Ｐ Ｓ 、 有源滤 波器 ） 时， 准确 而又 快速
振 荡频 率 。 用 Ｄ Ｓ Ｐ 实现 时 ， 一般 采 用 Ｄ Ｓ Ｐ 内部 定时器 的循环 计数 来产 生 同
步信 号 、 实 现压控 振荡器 和分 频器 的功 能 ， 因此 可通过 改变 定时器 的周 期 或最
科 学 论 坛
Ｃ ｈｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖｉ ｅ ｗ
啊
ｌ
基 于 ＤＳ Ｐ的三 相 软件 锁 相环 设 计
张为 飞 任倩儒
（ 陕西 凌云 电器 集 团有 限公 司 ７ ２ １ ０ ０ ６ ） ［ 摘 要】 随着大 规模 集 成 电路 及 高速 数字信 号 处理 器的 发展 ， 通信 领域 的信 号处 理越 来越 多地 在数 字 域付诸 实 现 。 软件 锁相 技 术是 随着 软件 无线 电 的发展 和高 速Ｄ Ｓ Ｐ 的出现 而开展 起 来 的一个研 究课 题 。 对 于三相 电网 ， 采用 单相 同步 的方法 很 难准确 的 实现坐 标 系与 电网三 相 电压 合 成矢量 的 同步 ， 必 须综 合三相 电压 的相 位信 息 。 根据 经 验 ， 作者 基 于Ｄ Ｓ Ｐ 的三相 软件 锁相 环进 行 了设 计 ， 望 能给 同仁 一些 帮助 。 ［ 关键 词］ 三相 软件 锁 相环 ， Ｄ Ｓ Ｐ； 设计 中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ３ １ １ ． １ 文 献标识 码 ： Ａ 文章编 号 ： ｌ ０ ０ ９ — ９ ｌ ４ ｘ （ ２ ０ ｌ ５ ） ３ ２ — ０ ３ ６ ７ — ０ １
学 模 型 图３ 。
当 一 日 很 小 时 （ 一 般 认 为 小 于 ） ， 有 ： ＝ ｓ ｉ ｎ （ ｏ ‘ 一 ｐ ） Ｕ ｓ ｐ ’ 一 ０ ）
（ ３ ）
令 ’＝０ 并将
，
合 并 到 Ⅳ中， 可得三 相ｓ Ｐ Ｌ Ｌ 的线性 化数 学模
型， 如 图４ Ｎ示 。
图 ２三 相Ｓ Ｐ Ｌ Ｌ 结构 框 图
＝ ｃ ｏ ｓ １ ０
ｕ ＝ Ｃ Ｏ Ｓ １ ０
栋 Ｕ ， ． ｃ ｏ ｓ （ ０ ＂ － ０ ）
由式 （ ２ ） 可知 ， 当ｄ 轴与 完 全 同相 时 ｗ ０， 由此可 得三相 Ｓ Ｉ ） Ｌ Ｌ 的数
参 考文 献 图３ Ｓ Ｐ Ｌ Ｌ 的 非线 性模 型 ［ １ 】 符晓 ， 朱洪 顺 ， 袁嫣红． Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ ３ ３ ｘ出版 社 ， ２ ０ ０ ６ ．
［ ２ 】 张兴 ， 张崇 巍 ． Ｐ ＷＭ整 流器及 其控 制【 Ｍ】 ． 北京： 机 械工业 出版社 ， ２ ０ ０ ３ ．
￣ Ｏ ｆ， 所以ⅣＩ ≈Ⅳｒ ／ （ １ 一 ， （ １ 一
／ ｃ ｏ ） ， 若保持最大计数值Ⅳ 不
／ ∞ ） 。 当电网频率波动范围小于± ２ 胁 时， 上述
近似 误差 为 １ ． ６ ‰。
设 平衡 三相 电压 为 ：
＝ ｃ ｏｓ ０
图 １矢量 相 位差 示 意 图
ｃ ｏ ＝１ ０ ０ ｚ（ 电 网额 定 频率 ） ， 各 项 功能都 由Ｄ ｓ Ｐ 完成 。
电网 电压 经 坐标变 换后 得到 ， 经 过环 路滤波 器后 改变压 控振 荡器 的
术是基 于数字 信号 处理技 术在Ｄ 等通 用可 编程器 件上 的实现 形式 ， 由于 这一 类型 锁 相 环 的 功 能 主 要 通 过 软 件 编 程 实 现 ， 因 此 可 将 其 称 为 软 件 锁 相 环
随着大规模 集成 电路及 高速数字信 号处理器 的发展 ， 通信领 域 的信 号处理
越来越 多地在 数字域 付诸实 现 。 软 件锁相 技术是 随着软 件无线 电的发展 和高 速 Ｄ Ｓ Ｐ 的 出现而开展 起来 的一 个研究 课题 。 在软 件无 线电接 收机 中采用 的锁相 技
相器 ， Ｃ ｐ ｌ ｌ 积分 环 节 ｌ ／ ｓ 为压 控 振荡 器 ， ｏ ） ｆ为 压控 振 荡器 的 固有频 率 ， 此处
１ ｎＲ．
图４ Ｓ Ｐ Ｌ Ｌ 的线 性模 型
科技 博览 ｌ ３ ６ ７
［ ３ 浏 飞， 段善旭 ， 徐鹏威 等 ． 光伏 并 网发 电系统若 干技 术 问题 的研究 ［ Ｊ ］ ． 太 阳能 ， ２ ０ ０ ６ ， （ ４ ） ： ３ ４ － ３ ７ ． ［ ４ Ｊ 王兆 安 ， 黄俊 ． 电力 电子技 术 ［ ＭＪ ． 北京： 机 械 工业 出 版社 ， ２ ０ ０ ９ ：１ ０ ０ —
