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《基于dsp的三相软件锁相环设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、船电技术年第期“基于的三相软件锁相环设计据兴宝徐至新邹建龙陈方亮华中科技大学电气与电子学院氏汉摘共准确,。获得电网电压的相位角在电力电子装置设计中有童要约意义本文提出了一种在由坐标下用实现的三相软件锁相环,采用,和传统的锁相环相比,滞后控制器使其具有很强的抗干扰能力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一一一忆,一,,七··一盯一一’邝弓一·’、在设计某些电力电子装置如有源滤三业环路压控,以赢矶波器时准确而又快速地获得三相电网电压的滤波器振荡器相位角是保证整个系统具有良好的稳态和动态。分频器性能的前
2、提条件一般采用锁相环来获得电网电,。压的相位因此必须设计性能优良的锁相环图锁相环基本结构图「,〔〕,锁相环概述锁相环有很多种目前在电力电子装置中广泛应用的锁相环一般采用硬件电路检测电网电压过获得电网电压相位角的一般途径是先产生一,,零点求得相位差信号然后用硬件或软件实现锁个与电网电压同步的信号再通过同步信号获得相。,。,相然而每个工频周期内电网电压只有两个过零位角产生同步信号的方法有很多最简单方法是,,,点这限制了锁相环的锁相速度而且电网电压用电网电压作为同步信号但这种方法会因电网电,本身的畸变和检测电路的各种干扰信号使
3、得难以压波形失真而导致系统输出电压和电流的畸变甚,,。准确检测过零点会导致锁相环输出相位信号产生至影响系统的稳定性因此一般不宜采用此方法。,振荡。一般采用锁相环叩来获得,为了避免检测过零点带来的问题可以采用乘。电网电压的相位角,法鉴相器由鉴相器的两个输入信号的乘积得出相、、。、锁相环一般由鉴相器环路滤波器压控振荡,位差设鉴相器的输入信号分别为,。器及分频器组成其结构框图如图所示其基本“砚从工作原理是鉴相器将电网电压和控制系统内部同‘洲久,步信号的相位差信号转变成电压经过环路滤波器,滤波后去控制压控振荡器从而改变系统内部同
4、步‘勺,一叮砚凤况信号的频率和相位,使之与电网电压一致。凡一一收稿日期船电技术年第期滤,鉴相器输出去倍频分量后二天‘了吨二犬溢以叹旗运嗽式中为定标系数。,当相位误差足够小时上式可简化为气尤血州一稠浏,。因此鉴相器的输出即为相位误差信号脚生述鉴相器中的乘法运算可由硬件电路实现也可,,图矢量相位差示意图由软件实现随着微处理器的发展越来越多的人采用软件实现的方法。乘法鉴相器的缺点是,,由于电网频率很低而且倍频分量幅值较大如。“果要较好的滤去倍频分量,锁相环的锁相速度必然会受到很大的限制。,门门对,了于三相电网采用单相同步的方法
5、很难准确—口的实现坐标系与电,一网三相电压合成矢量的同步一一匕厂二创。,必须综合三相电压的相位信息如图所示当电,,旗翔网电压幅值即电压合成矢量风的幅值不变时风的。轴分量“反映了轴与电网电压风的相位关图三相结构框图。,,系价户时轴滞后风应增大同步信号频率。时,轴超前风,应减小同步信号频率“设平衡三相电压为,。,。,时轴与风同相因此可通过控制使。,。,来实现两者之间的同相基于这一思想本文,。汀、占。,。口一设计了一种采用实现的三相软件锁相环。了,、兀,。「〕丁三相软件锁相环经过坐标换后,可得三相的基本结构框图如图所示。图中一
6、一虚线框内的坐标变换为鉴相器,几为环路滤波器,贾甲份,、,口一口积分环节为压控振荡器为压控振荡器的乌,“,由式可知当轴与风完全同相时固有频率此处心舫电网额定频率,各项,。由式和图可得三相的数学模型如图功能都由完成所示。“电网电压经坐标变换后得到,经过环路滤波’,一很小时一般认为小于兀。,当有器后改变压控振荡器的振荡频率用实现时、。’’一般采用内部定时器的循环计数来产生同步一”一、,信号实现压控振荡器和分频器的功能因此可通—。,令几,并将,合并到中可得三相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
7、位。的线性化数学模型如图所示仍二,设卿时的最大计数值为刀对应锁相环控制器设计〔的定时器的周期为兀兀·则当洲呜非线性负载、检测电路以及信号变换误差的存。。,,仍二。十叭时若保持不变则最大计数值,、在将导致检测后的三相电压不平衡含有高次谐。,为气听,由于正常情况下电网电波和直流分量等这些因素使锁相环的输入不是平一。,压频率波动很小,即叭。。田,所衡的三相电压如果锁相环控制器设计不合理将以。,会影响整个系统的性能分析表明电压不平。。,二一曰,刃叭若保持最大计数值不变衡会使含有倍频分量,非线性负载引二一。·,则介气心当电网频率波
8、动范围小于起的电压谐波会使阿主要含有倍频分量。。,。。直流分量会使含有基波分量而实际应用士时上述近似误差为船电技术年第期,,中一般只需要与电网电压的基波正序分量同相系统的影响。,因此设计锁相环控制器时必须在跟踪速度和抗干由于滞后控制器比控制器具有更好的滤波,,,扰能力两方面权衡考虑在满足跟踪速度的要求性能而且锁相环的
