數(shù)字化軟件鎖相環(huán)設(shè)計(jì)

1、數(shù)字化軟件鎖相環(huán)設(shè)計(jì)摘要：本文介紹一種數(shù)字化工頻鎖相方法。通過頻率校正環(huán)節(jié)和相位校正環(huán)節(jié)分別計(jì)算出基波分量頻率和初相及其與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的誤差，用以調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率和相位。該方法不需要閉環(huán)反饋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其響應(yīng)速度能夠滿足一般電力電子設(shè)備數(shù)字化控制的時(shí)間要求。關(guān)鍵詞：軟件鎖相環(huán)過零檢測(cè)一、引言軟件鎖相環(huán)設(shè)計(jì)是并聯(lián)有源電力濾波器的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其諧波檢測(cè)和諧波指令電流控制輸出信號(hào)都必須建立在于電網(wǎng)電壓同步的基礎(chǔ)之上，以避免并網(wǎng)輸出對(duì)電網(wǎng)沖擊很

2、大的電流和電壓。因此軟件鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)對(duì)于實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)整流器的高可靠運(yùn)行，起著至關(guān)重要的作用。二、鎖相環(huán)基本工作原理鎖相環(huán)是一個(gè)閉環(huán)的相位控制系統(tǒng)，能夠自動(dòng)跟蹤輸入信號(hào)的頻率和相位。一般的模擬鎖相環(huán)控制框圖如圖1所示，由鑒相器(PD)、低通濾波器(LPF)和壓控振蕩器(VCO)組成。通過將壓控振蕩器的輸出信號(hào)與電網(wǎng)電壓的采樣信號(hào)這兩路頻率和相位不同的信號(hào)送入鑒相器，生成誤差信號(hào)，該信號(hào)是相位差的線性函數(shù)。經(jīng)過低通濾波器后輸出。壓控振蕩器在電壓

3、信號(hào)的控制下將改變輸出電壓信號(hào)的頻率和相位，以便使信號(hào)和的頻率和相位差減小。三、鎖相環(huán)的軟件實(shí)現(xiàn)當(dāng)發(fā)現(xiàn)相位超前則調(diào)整查表指針，使輸出滯后一定相位，反之使輸出超前一定相位，這種方法可以計(jì)算出最大的鎖相時(shí)間，所以就可以根據(jù)所要求的參數(shù)來確定最小相位調(diào)節(jié)幅度。并且最終鎖相的穩(wěn)態(tài)誤差就是一個(gè)相位的基本調(diào)節(jié)單位。此調(diào)相法不是直接在過零點(diǎn)來的時(shí)候直接指回正弦表的零位，因?yàn)檫@樣在頻率變化的情況下造成相位大幅變化后，直接指回零位，會(huì)在輸出波形上有一個(gè)畸

4、變。所以我們也通過在正弦表上的指針的位置來判斷實(shí)際輸出波形的相位和輸入波形的相位差。對(duì)于正弦表的循環(huán)：當(dāng)正弦表走到最后的時(shí)候要?dú)w零，但是調(diào)相又讓我們向前追趕，那樣Sinpoint的指針很有可能超過向量的最大范圍，所以我們要做一步防溢出的工作就是取余，所以要在調(diào)相后做Sinpoint=Sionpoint%n，同樣取余也是件麻煩事，因此將數(shù)組取為2的n次方后，就可以改為：Sinpoint=Sionpoint&0FFh(n=8)。四、信號(hào)檢測(cè)

5、電路硬件設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)市電380V交流電壓的周期和相位的跟蹤，采用LM393遲滯過零比較器的過零檢測(cè)電路，將變壓器隔離的015v模擬采樣信號(hào)整形為05v的矩形波，將此矩形波信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換芯片到03.3v信號(hào)送入到TMS320F2407的捕獲單元CAP口，過零檢測(cè)電路經(jīng)過LM393后的過零檢測(cè)方波信號(hào)。五、試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，藍(lán)色線表示電網(wǎng)電壓信號(hào)，通過TMS320F2407的CAP口捕捉如圖1所示為紫色線的過零檢測(cè)方波信號(hào)，在DSP捕捉