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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，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2004年10月25日通信电源技术Oct.25,2004第21卷第5期TelecomPowerTechnologiesVol.21No.51文章编号:100923664(2004)0520001204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
2、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:TN712TN715文献标识码:ADesignofSPLLBasedonDSPJUXing2bao,XUZhi2xin,ZOUJian2long,CHENFang2liang(DepartmentofElectrical&ElectronicEngineering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)Abstract:Toob
3、tainphaseaccuratelyisimportantinadesignofpowerelectronicequipments.ThreephasesSoftwarePhase2LockedLoop(SPLL)basedonDSPinthedqreferenceframeisproposedinthispaper.Time2lagcontrollermakesSPLLmorerobust.TheperformanceofSPLLismoresatisfac2torycomparedwitht
4、hetraditionones.Keywords:phase;phase2lockedloop;time2lagcontroller;DSP 在设计某些电力电子装置(如UPS、有源滤波电压的相位角。器)时,准确而又快速地获得三相电网电压的相位角锁相环一般由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器是保证整个系统具有良好的稳态和动态性能的前提及分频器组成,其结构框图如图1所示。其基本工条件。一般采用锁相环来获得电网电压的相位,因作原理是鉴相器将电网电压和控制系统内部同步信此必须设计性能优良的锁相环。号的相位差
5、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步信号[1,2]1 锁相环概述的频率和相位,使之与电网电压一致。获得电网电压相位角的一般途径是先产生一个与电网电压同步的信号,再通过同步信号获得相位角。产生同步信号的方法有很多,最简单方法是用电网电压作为同步信号,但这种方法会因电网电压波形失真而导致系统输出电压和电流的畸变,甚至图1 锁相环基本结构图影响系统的稳定性,因此不宜采用此方法。一般采锁相环有很多种,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零
6、用锁相环(Phase-LockedLoop,PLL)来获得电网点求得相位差信号,然后用硬件或软件实现锁相。然而,每个工频周期内电网电压只有两个过零点,这收稿日期:2004205213限制了锁相环的锁相速度;而且,电网电压本身的畸作者简介:琚兴宝(1976-),男,硕士研究生,研究方向为电变和检测电路的各种干扰信号使得难以准确检测过力电子技术。零点,会导致锁相环输出相位信号产生振荡。2通信电源技术第21卷 为了避免检测过零点带来的问题,可以采用乘积分环节1/s为压控振荡器,ωff为压控振荡器的固法鉴
7、相器,由鉴相器的两个输入信号的乘积得出相有频率,此处ωff=100π(电网额定频率),各项功能位差。设鉴相器的输入信号ui1、ui2分别为:都由DSP完成。ui1=cos(ωt+θ1)(1)ui2=sin(ωt+θ2)则,ui1ui2=[sin(2ωt+θ1+θ2)+sin(θ1-θ2)]/2(2)滤去2倍频分量后,鉴相器输出:ud=Ksin(θ1-θ2)=Ksinθerror(3)式中,K为定标系数。当相位误差θerror足够小时,上式可简化为:图3 三相SPLL结构框图ud=Ksin(θ1-θ
8、2)=Kθerror(4)电网电压经坐标变换后得到usq,经过环路滤波因此,鉴相器的输出即为相位误差信号。器后改变压控振荡器的振荡频率。用DSP实现时,上述鉴相器中的乘法运算既可由硬件电路实一般采用DSP内部定时器的循环计数来产生同步现,也可由软件实现。随着微处理器的发展,越来越信号、实现压控振荡器和分频器的功能,因此可通过多的采用软件实现的方法。乘法鉴相器的缺点是:改变定时器的周期或最大循环计数值的方法来改变由于电网频率很低,而且2倍频分量幅值较大,如果同步信号的频率和相位。要较
