单相锁相环总结.pdf

锁相环：跟踪、锁定交流信号的相位，还可提供有关信号的频率和幅值信息。锁相环可以实时调整、自动控制，以保证相位的同步。软件锁相环相比于硬件锁相具有设计方便、修改灵活的优点，不需要复杂的硬件电路即可实现相关功能。单相软件锁相环（SPLL）有两种设计思路。一是基于单相变量的设计思路，而是基于两相正交变量的设计思路。一、基于单相变量的设计思路1、基于虚拟平均无功鉴相的单相锁相环假设输入电压基波分量，令鉴相器输出的电压相位为，那么定义一虚cosVei)拟电流，并定义两者的乘积为虚拟无功电流，取出其中的 2 次谐波后，即为虚拟)sini无功功率平均值。通过闭环控制使=0，从而实现相位锁定。pp结构简单，但是采用了低通滤波器，因此会有较大系统延迟；若输入信号中有谐波存在，则会在鉴相输出信号中引入响应谐波信号，使得低通滤波器难以设计实现要求。2、基于输入信号重构的单相锁相环采用自适应滤波理论来重构其输入信号的基频分量，相位角不需要经任何延迟，从鉴相器输出端直接得到。具有较大好的动态快速性，但是对电网电压谐波较为敏感。2、基于两相正交变量的单相锁相环1、基于延迟法虚拟两相的单相锁相环采用 90延迟模块产生与输入电网电压信号相差 90的电压信号，由此构成VV静止正交坐标系。延迟 90来获得正交电压信号，降低了系统的响应速度，对电压谐波也较为敏感，最重要的是，无法准确实现延迟 90。2、基于微分法虚拟两相的单相锁相环设电压在坐标系中的投影分别为和，因U)cos(tUV)sin(tUV此可由通过求导变换得到，由此得到了一组正交的电压量。这相较于传统的通过延VV迟环节得到电压正交量，该方法保证了两组数据的同时性，保证了实时性，提高了算法的精度。然后将和通过 dq 变换转化为以为角速度的旋转坐标系下的量和，变换VVdVqV所使用的角度为锁相环的输出。以 d 轴方向为电压参考方向，则的值反映了锁相环UqV输出电压相位与实际电压相位的差值大小。图中为电网电压角频率，通过 PI 的调节，ff可以使趋于零，实现锁相的效果。qV求导环节dqP PI IdVqVffS1VV0*qVs si in n/c co os s1此法一般适用于理想电网电压条件，如电压为非理想电压，则会存在问题。例如，当电网电压存在阶跃是，无法构成虚拟两相；当电网电压存在谐波时，也会在输出的鉴相信号中引入相应谐波干扰信号。3、基于 Park 反变换虚拟两相的单相锁相环将电网电压信号和内部变换产生的信号作为 Park 变换的输入信号，为了提高系VV统的稳定性，将 Park 变换后的和分别进行滤波，再将滤波后的和进行 Park 反dVqVdVqV变换后以获得，而作为锁相环鉴相器（PD）的输出信号。考虑到系统的快速响应性，VdV其中一阶滤波器的截止频率设置为电网频率的两倍。该方案锁相环动态响应速度较快，但对电网谐波电压还是比较敏感的。