基于DSP的数字锁相环的设计
数字化并联有源电力滤波器的DSP软件锁相环设计
数字化并联有源电力滤波器的DSP软件锁相环设计摘要：本文介绍一种基于DSP的频率校正和基波相位校正新方法用于数字化并联有源电力滤波器的工频锁相，通过频率校正环节和相位校正环节分别计算出基波分量频率和初相与标准信号的误差，用以调整标准信号的频率和相位。
该方法不需要闭环反馈，结构简单，其响应速度满足并联有源电力滤波器谐波检测以及谐波指令电流控制输出的时间要求。
关键词：并联有源电力滤波器;软件锁相环;过零检测引言随着电力电子技术、微电子技术、计算机技术的迅猛发展，大量高效电力电子设备得到了广泛的应用，使得电力系统中的电压、电流等电气量出现谐波分量，严重影响了工业的正常生产。
谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器，其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。
这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿性能不受电网阻抗的影响，具有很好的应用前景。
模拟锁相环锁相环是一个闭环的相位控制系统，能够自动跟踪输入信号的频率和相位。
一般的模拟锁相环控制框图如图1所示，由鉴相器 (PD)、低通滤波器 (LPF) 和压控振荡器 (VCO) 组成。
通过将压控振荡器的输出信号与电网电压的采样信号这两路频率和相位不同的信号送入鉴相器，生成误差信号，该信号是相位差的线性函数。
经过低通滤波器后输出。
压控振荡器在电压信号的控制下将改变输出电压信号的频率和相位，以便使信号和的频率和相位差减小。
结论本文所提出的采用基于过零检测电路的数字信号处理器TMS320F2407的软件锁相环的实现方法，可以很好地满足并联有源电力滤波器谐波检测和谐波指令电流控制输出的要求，如相位的跟踪精度和速度，波形失真度等。
实验结果验证了方法的可行性和有效性。
参考文献:[1] 曹凤香，基于单片机的UPS数字化锁相技术[J].电力电子技术，2007,41(6)：86-89.[2] 罗昉.正过零鉴相全数字逆变器锁相环建模研究[J].电力电子技术，2007,41(6)：86-92.[3] 庞浩，俎云霄.一种新型的全数字锁相环[J].中国电机工程学报，2003,23(2)：37-41.。
基于DSP的三相UPS数字化锁相技术
基于DSP的三相UPS数字化锁相技术周至凯;谢来阳【期刊名称】《大众科技》【年(卷),期】2014(000)001【摘要】In order to realize the fast, stable and high precision phase-lock requirement of UPS. In the paper, a method of digital phase lock loop based on TMS320F2812 is presented, and the Simulink model of this phase-lock loop is established. At last, the algorithm and program is given. This method having good stability and dynamic performance is easy to achieve. The experimental results verify the feasibility and effectiveness of this method.%为了实现UPS快速、稳定和高精度锁相的要求，文章提出了一种基于TMS320F2812的数字锁相方法，建立了Simulink模型对锁相环进行仿真，给出了算法和程序流程。
这种方法容易实现，稳定性、动态性能较好。
锁相实验结果验证了该方法的可行性和有效性。
【总页数】3页(P23-25)【作者】周至凯;谢来阳【作者单位】民航中南空管局设备维修中心，广东广州 510403;民航中南空管局设备维修中心，广东广州 510403【正文语种】中文【中图分类】TM762【相关文献】1.基于DSP的三相软件锁相环设计 [J], 琚兴宝;徐至新;邹建龙;陈方亮2.基于DSP的三相应急动力电源锁相设计与实现 [J], 谢云燕;唐文亮;刘欲燃;郭湘勇3.基于DSP的UPS数字化锁相控制实验系统设计 [J], 胡天友;刘洋;王海;张晓博;黄波4.基于DSP的三相软件锁相环设计 [J], 琚兴宝;徐至新;邹建龙;陈方亮5.基于DSP Builder三相锁相环的设计 [J], 罗文清;劳雪婷;吕玉波;刘畅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
DSP逆变电源并联系统锁相环设计
DSP逆变电源并联系统锁相环设计摘要：提出了一种基于DSP的消除SPWM全桥逆变器直流偏磁问题的控制方案，采用TI公司的DSP芯片TMS320F240来实现。
在一台400Hz6kW样机上进行了实验，实验结果表明该方案能较好地解决全桥逆变器中的直流偏磁问题。
本文引用地址：/article/264220.htm关键词：全桥逆变器;直流偏磁;正弦波脉宽调制1引言近年来，SPWM逆变器已经在许多交流电能调节系统中得到广泛应用，相对于半桥而言，全桥逆变器的开关电流减小了一半，因而更适合于大功率场合。
在SPWM全桥逆变器中，为实现输入输出之间的电气隔离和得到合适的输出电压幅值，一般在输出端接有基频交流变压器。
而在输出变压器中，由于各种原因引起的直流偏磁问题致使铁心饱和，从而加大了变压器的损耗，降低了效率，甚至会引起逆变器颠覆，严重影响了SPWM全桥逆变器的正常运行，必须采取措施加以解决。
随着高频开关器件的发展，模拟瞬时值反馈控制使SPWM逆变器获得了优良的动态响应特性和较小的谐波畸变率。
但模拟控制存在着分散性大、温度漂移及器件老化等不利因素，因而给设备调试及维护造成许多困难。
数字控制克服了模拟控制的上述缺点，并具有硬件简单、调试方便、可靠性高的优势，因而引起了高度的重视。
本文在对SPWM全桥逆变器中输出变压器直流偏磁机理分析的基础上，提出了一种数字PI控制方案，通过采样输出变压器原方电流来调整触发脉冲宽度。
该方案利用DSP芯片TMS320F240在一台全数字化6kW、400Hz中频逆变电源上得以实现，实验结果表明所提出的方案较好地抑制了输出变压器的直流偏磁。
2直流偏磁DSP控制的SPWM全桥逆变器如图1所示。
直流偏磁是指由于输出变压器原边电压正负波形不对称，引起变压器铁心工作磁滞回线中心点偏离零点，从而造成磁工作状态不对称的现象。
变压器工作时，磁感应强度B的变化率为B=dt(1)励磁电流Iμ的变化率为Iμ=dt(2)图1DSP控制的SPWM全桥逆变器图2无直流偏磁时波形图(a)SPWM波形(b)磁感应强度B(a)SPWM波形(b)磁感应强度B图3有正直流偏磁时波形图式中：U1——变压器原边电压;N1——变压器原边绕组匝数;Ae——变压器铁心截面积;Lo——变压器铁心磁路长度;μ0——空气磁导率;μr——变压器铁心相对磁导率。
基于DSP2812的全新数字锁相环
（） 系统发热量降低 ， ３ 安全性提高 ， 维护工作量减少 ； （） 完善制动效果 ， ４ 适应快 速制动和频繁 制动 的工
程需求【【。 ５ｌ 】 ６
进 行 比较 ， 得到误 差相位 （ 由误 差相位 产生误 差 电 ｆ ），
压 （）， 差 电压在 经过 Ｆ（ ） ｆ 误 Ｐ 的过滤后得 到控制 电压
频率上【。
（） 制动产生 的能量 得到 回收 利用 ， ２ 系统的效率大
大提 高 ， 与此 同时 ， 电网 品质不受 影响 ；
４ 锁 相 环 的 数 学 模 型
锁 相环 是 一个 相 位负 反 馈 的误差 控 制 系统 。 如 图 ３所示 ， 系统 的输入 相 位 Ｏ（） １ｆ 与反 馈 的输 出相位 ０ （） ，，
所 示 。传 统 的直 流母 线之 间接 通一 个 能耗 电阻来 释放 能量 的方 法 ， 虽然 可 以在一 定程 度上 消耗 产 生的 能量 ， 但如果 电动机 制动频 繁或 长期带位 势负载 运行 ， 能量 则 浪费严 重 ； 而且 由于 电阻发热 ， 环境 温度升 高 ， 影响系统 的可靠 性 。采用 能量 回馈控 制系统 可 以解 决上述 问题 ，
滤波器 滤除高 频分量后 ， 得到 的平均值 电压 即图 中所 所 示控制 电压朝着 减小 ＶＣ 输 出频 率和输入 频率之 差的 Ｏ 方 向变 化 ， 直至 ＶＣ０ 输 出频 率和 输入信 号频率 获得一 致 。此 时两个 信号 的频 率相 同 ， 位差保 持恒定 的状态 相
即称 作 相位锁 定 。 当锁相 环入 锁 时 ， 还具有 “ 它 捕捉 ”
即与 电网同 步 ， 则会 对 电 网造 成污 染 ， 响 电网正 常 否 影
实 现高 精 度 锁相 控 制 的方 法 ， 给 出 了实验 板 的 仿真 并
基于DSP和CPLD的数字锁相技术研究
Ｏ 前
言
调 制 比 为 １９ ２。
锁 相 目标 ： 次 电网 Ａ相相 电压 的同 步方 波信 号 每
随着 电力 电子 技术 的 发展 ， 整 流 器 的研 究 已经 对 达到 了很高 的水平 。而整 流器 的关键技 术就是 同步技
术 。可以说 ， 整流器性 能的差别在很大程度 上取决 于同 步技术 的水平 高低 。锁 相可 以分 为模拟 锁 相和数 字 锁
关 键词 ： 字信 号处理技 术 ； 数 可编程逻 辑 器件 ； 字锁相 数
中图分类 号 ：ｔ ４ Ｔ￣７ 文 献标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ — ５１２０ ） — ０８ ０ １ １ ４５ （０７ １ ０５ — ３ ０ ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｐ ｓ ｏ ｋｅ ｏｏ ｓ ｄ ｏｎ Ｄ Ｓ ａ ｄ ｓ ａ ｃ ｎ ｈａ ｅ ｌ ｃ ｄ ｌ ｐ ｂａ ｅ Ｐ ｎ ＣＰＬＤ
首先 实现 了 Ｄ Ｐ与 Ｃ Ｌ Ｓ Ｐ Ｄ的相 互通信 ， 此基 础 上 详 细 阐述 了锁 相 的基 本 原理 ， 分 别给 出 了 Ｄ Ｐ和 在 并 Ｓ ＣＬ Ｐ Ｄ的程序 算法和设 计流程 ， 最后 通过 实验验 证 了该方 法 的正 确性 和 可行性 。 实践证 明， 该技 术 具有
广泛的推 广应 用前詈 。
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第２ ４卷 第 ｌ ０期
２０ ０ ７年 １ ０月
机
电
工
程
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ． ０ １２ １ ０ｃ ． ２ ０ ｔ ０７
Ｍ ＥＣＨ ＡＮＩ ＣＡＬ ＆ ＥＬＥＣＴＲＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＭＡＧＡＺＩ ＮＥ
基 于 ＤＳ Ｐ和 Ｃ Ｌ 的 字 锁相 技 术研 究 ＰＤ 数王青松 ， 李Fra bibliotek安 ， 张仲超
基于DSP的软件锁相环的实现
基于DSP的软件锁相环的实现点击数：140洪君，黄沃林，罗剑（广州骏发电气有限公司，广东广州511400）摘要针对传统锁相环存在硬件电路复杂、易受外界环境干扰及锁相精度不高等问题，介绍了一种基于数字处理器TMS320F2812 实现对电网电压软件锁相功能的设计方案，并给出了过零检测电路和部分软件设计流程图。
通过实验证明，软件锁相环能够对基波及一定频率范围内的谐波电压实现准确的相位锁定，由于软件锁相环功能主要由DSP完成，简化了硬件电路，具有更强的抗干扰能力和实际应用效果。
关键字软件锁相环；过零检测；相位捕捉AbstractKeywords0 引言准确获取电网基波及谐波电压的相位角，在变频器、有源滤波器等电力电子装置中具有重要的意义，通常需要采用锁相环得以实现。
传统锁相环电路一般由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器及分频器组成，其工作原理是通过鉴相器将电网电压和控制系统内部同步信号的相位差转变成电压信号，经环路滤波器滤波后控制压控振荡器，从而改变系统内部同步信号的频率和相位，使之与电网电压一致。
传统锁相环存在硬件电路复杂、易受环境干扰及锁相精度不高等问题，随着大规模集成电路及数字信号处理器的发展，通过采用高速DSP 等可编程器件，将锁相环的主要功能通过软件编程来实现。
本文设计的锁相环控制系统采用数字处理器TMS320F2812 芯片实现对电网基波及特定次谐波电压相位的跟踪和锁定。
1 软件锁相环的设计方案1.1 工作流程基于DSP的软件锁相环设计此方案的基本思路是通过采样电压过零点获取同步信号，采用DSP 内部定时器的循环计数产生同步信号来实现压控振荡器和分频器的功能，即通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位，同时对电压进行A/D 转换及数据处理，得出基波及谐波电压的相位与频率，调整SPWM 正弦表格指针地址完成对基波及谐波电压的锁相功能，其工作流程如图1 所示。
通常，过零信号可以通过检测电网三相电压中任一相的过零点获取。
最新-基于定点DSP的软件锁相环的设计和实现 精品
基于定点DSP的软件锁相环的设计和实现摘要软件锁相环是软件接收机中执行载波恢复功能的关键部分。
提出了一种48位定点扩展精度的算法，可以有效地实现软件锁相环。
与浮点算法比较，能极大地降低的运算量，降低功耗，同时保证动态范围运算精度。
关键词低轨道卫星软件接收机软件锁相环定点扩展精度算法低轨小卫星通信是近年来卫星通信应用中一个方兴未艾的重要领域，"创新一号"小卫星是我国研制的具有完全自主知识产权的存储与转发通信小卫星，手持终端是专门为这颗小卫星研制的低功耗地面手持通信终端，支持调制数据速率达76．8的窄带信道。
基于公司的低功耗16位定点数字信号处理器3205510最高运算能力为200，完全用软件实现低中频数字接收机，其中包括执行载波恢复功能的软件锁相环--。
在用浮点算法实现软件锁相环时，由于3205510是一个定点处理器；没有浮点处理单元，只能用编译器产生模拟浮点运算的指令，运算量需要67．2，效率很低，因此需要一种能在3205510上执行的定点算法，有效地降低运算量。
本文提出了一种48位定点扩展精度算法实现，提高了效率，减少了运算量，同时保证了环路计算的精度和动态范围。
范文先生网收集整理1软件锁相环1．1软件锁相环的结构图1表示软件数字接收机中的解调器。
它包括由改进的环路构成的载波跟踪环路。
采样后的中频信号经过数字混频，滤掉高频分量，通过改进的环路产生控制信号，控制数控振荡器得到新的本振参考信号。
其中的相位检测器和环路滤波器结构如图2所示。
1．2软件锁相环的设计由图2可见，的计算由计算相位误差和更新环路中间变量、输出控制信号两部分组成。
算法描述可用伪码白表示中断发生{读取基带数据_=_=计算相相位误差=_×_**×_更新环路中间变量__=2×+_-1输出控制信号ΔΔ=1×+_设置载波频率=Δ+0***}注**_是归一化因子，由_和_和初始值决定***0是固定的中心频率算法描述中的中断周期就是环呼采样时间间隔。
基于DSP和CPLD的数字锁相技术研究
基于DSP和CPLD的数字锁相技术研究
王青松;李迪安;张仲超
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2007(024)010
【摘要】提出了一种基于数字信号处理技术(DSP)和可编程逻辑控制器件(CPLD)的全数字锁相方法.首先实现了DSP与CPLD的相互通信,在此基础上详细阐述了锁相的基本原理,并分别给出了DSP和CPLD的程序算法和设计流程,最后通过实验验证了该方法的正确性和可行性.实践证明,该技术具有广泛的推广应用前景.
【总页数】3页(P58-60)
【作者】王青松;李迪安;张仲超
【作者单位】浙江大学,电气工程学院,浙江,杭州,310027;浙江大学,电气工程学院,浙江,杭州,310027;浙江大学,电气工程学院,浙江,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
【相关文献】
1.基于CPLD的高精度全数字锁相环 [J], 熊学海;付志红;李胜芳;林伟
2.基于CPLD的低频信号全数字锁相环设计 [J], 毛竹林;李尚柏
3.基于数字锁相环的FM解调器设计及其在cpld上的实现 [J], 周希伟
4.基于CPLD和DSP的高速图像采集技术研究 [J], 徐婉莹;刘建军;黄新生
5.基于DSP和CPLD的数控插补技术研究 [J], 朱春光;龙佑喜;盛德军
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dspPLL
基于DSP Builder的带宽自适应全数字锁相环的设计与实现时间：2010-10-14 07:52:46 来源：现代电子技术作者：李勇朱立军单长虹传统的数字锁相环设计在结构上希望通过采用具有低通特性的环路滤波，从而获得稳定的振荡控制数据。
但是，在基于数字逻辑电路设计的数字锁相环系统中，利用逻辑算法实现低通滤波是比较困难的。
于是，出现了一些脉冲序列低通滤波计数电路，其中最为常见的是“N先于M”环路滤波器。
这些电路通过对鉴相模块产生的相位误差脉冲进行计数运算，获得可控振荡器模块的振荡控制参数。
脉冲序列低通滤波计数方法是一个比较复杂的非线性处理过程，难以进行线性近似，所以无法采用系统传递函数分析方法确定锁相环中的设计参数，以及进一步分析锁相性能。
在设计方法上多采用VHDL 语言或者Verilog HDL语言编程完成系统设计，并利用EDA软件对系统进行时序仿真，以验证设计的正确性。
该种设计方法就要求设计者对FPGA硬件有一定的了解，并且具有扎实的硬件描述语言编程基础。
本文采用一种基于比例积分(PI)控制算法的环路滤波器应用于带宽自适应的全数字锁相环，建立了该锁相环的数学模型，并分析该锁相环的各项性能指标和设计参数之间的关系。
利用DSP Builder直接对得到的锁相环数学模型在Matlab／Simulink环境下进行系统级的建模，并进行计算机仿真，同时将建立的模型文件转换成VHDL程序代码，在QuartusⅡ软件中进行仿真验证，并用FPGA予以实现。
1 带宽自适应全数字锁相环的理论分析1．1 基于PI控制的模拟锁相环的理论分析锁相回路是一个负反馈系统，主要由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和压控振荡器(VCO)三个部分组成。
鉴相器的作用是计算输入信号和输出信号的之间的相位误差。
环路滤波器的主要作用是抑制噪声及高频分量，并且控制着环路相位校正的速度与精度。
为了能够提高锁相系统的性能，本文采用基于PI控制算法的一阶低通滤波器，即将鉴相模块鉴别出的相位误差大小乘以一定的比例系数而产生一个比例控制参数，同时对相位误差大小进行积分，并在积分系数的调节下产生一个积分控制参数，最终取比例和积分控制参数的和作为该环节的控制参数。
基于 DSP 的高动态锁相环的实现
基于 DSP 的高动态锁相环的实现唐丽婵;陆宇;汤雪华【摘要】文中介绍了常见锁相环的基本结构，分析了相位检测器、环路滤波器和压控振荡器的执行情况。
PLL 环路滤波器的系统函数表明，环路滤波器的性能基本上决定了锁相环的质量。
侧重于环路滤波器的设计，结合锁相在高动态GPS 接收机环路中的应用，提出了在高动态环境中，一种两相锁频环辅助三相锁相环数字滤波器的细节。
模拟结果表明，该锁相环的性能比普通 PLL 已大大改善，并完全符合高动态信号跟踪的要求。
%This paper introduces the basic structure of common phase-locked loop,and analyzes implementation of phase detector,loop filter and VCO.System function of PLL loop filter shows that the performance of loop filter basically determines the quality of phase-locked loop.Focusing on the loop filter design,combined with application of PLL in loop of high-dynamic GPS receiver,details of a digital filter in highly dynamic environment with two-phase frequency locked loop aiding a three-phase phase-locked loop are presented.The simulation results show that the proposed PLL has much better performance than common PLL,and is in full compliance with the requirements of high dynamic signal tracking.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2015(032)002【总页数】3页(P66-68)【关键词】锁相环;滤波器;DSP;高动态【作者】唐丽婵;陆宇;汤雪华【作者单位】上海电气集团股份有限公司中央研究院，上海 200070;上海电气集团股份有限公司中央研究院，上海 200070;上海电气集团股份有限公司中央研究院，上海 200070【正文语种】中文【中图分类】TM461随着载波跟踪特性逐渐优良，锁相环已被广泛应用在无线电技术的各个领域。