基于正交信号发生器的单相锁相环的研究
发布时间：2019-11-15 14:46
【摘要】：由于单相电网缺少自由度,采用闭环锁相技术检测单相电网的相位、频率和幅值等参数存在一定技术难度。针对此问题,研究了一种基于正交信号发生器(OSG)的单相锁相环(SPLL),不但有效解决了这一技术问题,而且从理论上分析了该SPLL的3个基本环节,然后建立了SPLL控制系统的小信号模型,根据小信号模型分析了控制系统的稳定性。最后,通过实验验证了所研究的SPLL能正确检测电网的参数,同时也证明该SPLL,具有较好的暂态特性和稳态特性。
【图文】：
sid相乘（6为SPLL检测的电网相位），然后将这输出端（U'(0,W(s))总能得到一对等幅同频的 两个积相加得到?，“q经过低通滤波器滤波后，再正交电压信号。因此，在此研究的0SG具有频率 经过LF处理后得到频率信号Aw,它与中心角频自适应性。 率叫的和经过VC0处理，得到电网的相位信号。u(j)_r-~~— a(j), 2.2OSG-SPLL的小信号模型及其特性分析I ‘ 上节推导了各环节的数学模型，0SG-SPLL的9a(s)^ ^-iiP 小信号模型如图4所示，在准锁相（或锁相）状态下，从控制理论的角度分析，0SG-SPLL是一个线图20SG框图 ?Fig.2TheOSGblockdiagram ■制系统’图中“q(S)是作赃SPLL的扰动量，? i w。是前馈量，前馈的作用为加快SPLL控制系统？2o| ~ 的暂态响应速度。 ^0_r： “I 1W-'8OL~；。2 图4OSG-SPLL的小信号模型w/rad.s-' Fig.4ThesmallsignalmodeloftheOSG-SPLL图30S^频率特性 若将电网的相位}用变量0代替，则OSG-rie.3FrequencycharacteristicoltheObLrSPLL的开环传递函数和扰动传递函数分别为：此处所研究的PLL由鉴相器（PD)、环路滤波 ，器（LF)和压控振荡器（VC0)等3个环节组成。假 ⑴=Kf}=“贫⑶)设电网电压为ji(f)=[/mC0S诚，其经过0SG处理后 ,w(k+1^(4)得到一对正交的电压信号，即： h(s24
锁相状态下，相位误差如-合接近于交t(n其出零或非常小，正弦函数因此“q(?)正弦值，#乘以SPLL输出相位的余弦值，再将这 胃以近彳以表厂、为两个积相加，其和为?，用低通滤波器对进行 °，不、：、?.,rr/&滤波处理。最后，根据滤波后的?检测电网_位幅值和解 式⑶表不理想电网电压的情况’当电网电a°____ 中含有谐波信号时，即中可能含有两种分"“量，于是?⑴等于直流分量N⑴与交流分量之和。为抑制谐波对SPLL的影响，采用低通滤波nrT"gI— 器提取直流分量，然后根据直流分量检测电网的图10SG-SPLL的结构图 相位。低通滤波器为，6t>p为低通滤Fig.1ThestructureoftheOSG-SPLL 波器的截止频率，在此，Wp=50a/Tttrad.s-1[4]。采用的OSG如图2所示。OSG由2个积# 因为PI调节器既可保证SPLL控制f统具有器、2个乘法器和1个放大器;t构成I3]。根据该S推导出传递函数⑴/“⑴和—s)/“⑴，这两个精度，所以LF—般采用PI调节器，如：Gur⑴=V传递函数的频率特性如图3所示。可见，在谐振频kJs°分析图1可知’0SG-SPLL的VC0为-个积分率处，虽然两者的幅频特性相同，但相频特性相差器，传递函数为：Gvoc(s)=N稀＃ā，
本文编号：2561354
【图文】：
sid相乘（6为SPLL检测的电网相位），然后将这输出端（U'(0,W(s))总能得到一对等幅同频的 两个积相加得到?，“q经过低通滤波器滤波后，再正交电压信号。因此，在此研究的0SG具有频率 经过LF处理后得到频率信号Aw,它与中心角频自适应性。 率叫的和经过VC0处理，得到电网的相位信号。u(j)_r-~~— a(j), 2.2OSG-SPLL的小信号模型及其特性分析I ‘ 上节推导了各环节的数学模型，0SG-SPLL的9a(s)^ ^-iiP 小信号模型如图4所示，在准锁相（或锁相）状态下，从控制理论的角度分析，0SG-SPLL是一个线图20SG框图 ?Fig.2TheOSGblockdiagram ■制系统’图中“q(S)是作赃SPLL的扰动量，? i w。是前馈量，前馈的作用为加快SPLL控制系统？2o| ~ 的暂态响应速度。 ^0_r： “I 1W-'8OL~；。2 图4OSG-SPLL的小信号模型w/rad.s-' Fig.4ThesmallsignalmodeloftheOSG-SPLL图30S^频率特性 若将电网的相位}用变量0代替，则OSG-rie.3FrequencycharacteristicoltheObLrSPLL的开环传递函数和扰动传递函数分别为：此处所研究的PLL由鉴相器（PD)、环路滤波 ，器（LF)和压控振荡器（VC0)等3个环节组成。假 ⑴=Kf}=“贫⑶)设电网电压为ji(f)=[/mC0S诚，其经过0SG处理后 ,w(k+1^(4)得到一对正交的电压信号，即： h(s24
锁相状态下，相位误差如-合接近于交t(n其出零或非常小，正弦函数因此“q(?)正弦值，#乘以SPLL输出相位的余弦值，再将这 胃以近彳以表厂、为两个积相加，其和为?，用低通滤波器对进行 °，不、：、?.,rr/&滤波处理。最后，根据滤波后的?检测电网_位幅值和解 式⑶表不理想电网电压的情况’当电网电a°____ 中含有谐波信号时，即中可能含有两种分"“量，于是?⑴等于直流分量N⑴与交流分量之和。为抑制谐波对SPLL的影响，采用低通滤波nrT"gI— 器提取直流分量，然后根据直流分量检测电网的图10SG-SPLL的结构图 相位。低通滤波器为，6t>p为低通滤Fig.1ThestructureoftheOSG-SPLL 波器的截止频率，在此，Wp=50a/Tttrad.s-1[4]。采用的OSG如图2所示。OSG由2个积# 因为PI调节器既可保证SPLL控制f统具有器、2个乘法器和1个放大器;t构成I3]。根据该S推导出传递函数⑴/“⑴和—s)/“⑴，这两个精度，所以LF—般采用PI调节器，如：Gur⑴=V传递函数的频率特性如图3所示。可见，在谐振频kJs°分析图1可知’0SG-SPLL的VC0为-个积分率处，虽然两者的幅频特性相同，但相频特性相差器，传递函数为：Gvoc(s)=N稀＃ā，
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