新型锁相技术在单相系统中的应用研究

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一种新型的单相并网系统锁相环

一种新型的单相并网系统锁相环袁江伟;吕征宇【期刊名称】《电力电子技术》【年(卷),期】2011(045)007【摘要】电网电压的相角、频率对并网逆变器而言是最基本的信息.准确快速地跟踪电网电压是并网控制系统稳定运行的保障.在单相并网逆变器中,常规的过零点检测锁相方法往往对电网电压畸变或扰动敏感,使得锁相环处于不稳定状态,从而导致并网逆变系统性能降低,甚至不能正常工作.针对此问题,分析了基于同步旋转坐标变换的锁相环原理,并将这种锁相策略应用于单相并网系统,仿真和实验结果均证明了此方法的有效性.%Phase angle, frequency of the utility voltage are basic information for grid connected inverters.Accurate tracking of the utility voltage vector is essential to ensure correct operation of the control system.In single phase grid connected power system,the software phase locked loop(SPLL) using zero crossing PLL strategy is instable when utility frequency fluctuates, which can cause the system performance degradation and even abnormally working.A new SPLL method based on synchronous reference frame(SRF) is proposed,and the simulation and experimental results demonstrate the feasibility of the phase-tracking action of the PLL method.【总页数】3页(P81-82,100)【作者】袁江伟;吕征宇【作者单位】浙江大学,浙江杭州310027;浙江大学,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TM464【相关文献】1.基于广义二阶积分的新型单相逆变并网系统锁相环 [J], 周献飞;杨仁刚;孙钦斐2.一种基于自适应滤波器的新型单相锁相环技术 [J], 冬雷;韩劲草;肖辅荣;黄晓江;廖晓钟3.一种新型单相光伏发电系统并网技术的实现 [J], 曹太强;许建平;徐顺刚4.一种单相光伏并网逆变器软件锁相环的设计与实现 [J], 尧永;方宇;葛亚华;王明南;张继勇;5.一种抑制单相电网直流偏置的新型锁相环 [J], 辛志远;黄晓辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

电能质量控制中的锁相技术研究立项报告2

4.传统的锁相方法与现在的锁相方法
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锁相环
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传统与现代
传统结构锁相环功能模块的不足之处,相应的改进方案,主要有三个创新点,一是提出了带开关加速功能且充放电电流可调的电荷泵,二是提出了带RS触发器的差分延迟单元,三是将单一分频系数分频器转换为可编程分频器。
5.通过dq变换的方式实现数字锁相的原理
1.锁相技术的原理及在电能质量中的应用
锁相环（PLL: Phase-locked loops）是一种利用反馈（Feedback）控制原理实现的频率及相位的同步技术，其作用是将电路输出的时钟与其外部的参考时钟保持同步。当参考时钟的频率或相位发生改变时，锁相环会检测到这种变化，并且通过其内部的反馈系统来调节输出频率，直到两者重新同步，这种同步又称为“锁相”（Phase-locked）。
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2014-4-13
THANKS
2014-4-13
参考文献
• • • [1]北京理工大学ASIC 研究所.VHDL语言100例祥解[M].北京:清华大学出版社,2003. [2]边计年,薛宏熙.用VHDL设计电子线路[M].北京:清华大学出版社,2002. [3]董介春,李万玉.基于VHDL语言的数字锁相环的设计与实现[J].青岛大学学报,2004,19(2);84— 87. [4] Floyd M.Gardner,姚剑清译.锁相环技术[M]：第3 版.北京：人民邮电出版社，2007.11 [5]陈贵灿，程军，张瑞智译.模拟CMOS集成电路设计[M].西安：西安交通大学出版社，2002.12 [6]冼进.Verilog HDL数字控制系统设计实例[M].北京：中国水利出版社，2007
2.模拟锁相和数字式锁相的区别及特点

锁相技术论文、

2013年5月15日数字锁相技术的广泛应用摘要：锁相技术在调制和解调、锁相技术在调制和解调、频率合成电路等很多领域应用极其广泛，频率合成电路等很多领域应用极其广泛，频率合成电路等很多领域应用极其广泛，随着技术的随着技术的发展，尤其是数字技术的发展，形成了一种高动态数字锁相环的设计方法。

采用EDA EDA 技术，技术，结合结合FPGA FPGA FPGA 芯片特点，运用硬件描述语言对数字锁相环进行了优化设计，这使得锁相技术的芯片特点，运用硬件描述语言对数字锁相环进行了优化设计，这使得锁相技术的应用更为广泛。

采用数字化锁相技术、RC 低通滤波和谐波补偿处理等方法，可以实现交流电压信号的准确与快速的实时采集，电压信号的准确与快速的实时采集，为应急电源的正确、为应急电源的正确、为应急电源的正确、快速切换控制奠定了基础。

快速切换控制奠定了基础。

面对面对单相有源功率因数校正（APFC ）电路电流畸变的问题，利用数字锁相环技术可以解决电流过零点以及峰值畸变的问题。

针对并网电流和电网电压的相位偏差做主动相位调整功能的问题提出了一种基于两者相位偏差的进行主动相位调整的新型数字锁相环技术，在实践中证明有很好的效果。

关键词：数字锁相技术，应急电源，电压采样，光伏并网逆变器1.引言锁相环锁相环( ( phase phase －－ locked loop) loop) 技术在调制和解调、调频和解调、频率合成电路和时技术在调制和解调、调频和解调、频率合成电路和时钟同步等很多领域应用极其广泛。

以前的锁相环通常采用模拟锁相环设计，由于容易受到电路物理特性影响等原因，路物理特性影响等原因，导致故障率相对较多，导致故障率相对较多，导致故障率相对较多，逐渐被数字锁相环技术取代，逐渐被数字锁相环技术取代，逐渐被数字锁相环技术取代，同时随着集成同时随着集成电路技术的发展，采用可编程逻辑器件电路技术的发展，采用可编程逻辑器件FPGA( FPGA( FieldProgrammable Gate Array) Array) 设计数字系设计数字系统，把整个数字系统的功能集成到一款芯片实现系统把整个数字系统的功能集成到一款芯片实现系统SOC SOC SOC 已变得越来越普及。

一种适用于频率变化的单相数字锁相环

一种适用于频率变化的单相数字锁相环周敏杰;史旺旺【摘要】基于传统的单相电网电压相位检测方法在频率变化时存在的缺陷,提出了一种新型的数字锁相环设计方法.所提出的数字锁相环通过带遗忘因子的递推最小二乘法进行椭圆拟合辨识出椭圆参数,应用锁相环产生不对称相位输出,消除电网频率变化时鉴相输出的2倍频分量.推导出不对称相位和椭圆参数的关系,设计带遗忘因子的递推最小二乘法,最后给出仿真和实验结果,仿真和实验结果验证了该方法的准确性.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2014(044)011【总页数】4页(P77-80)【关键词】锁相环;频率变化;椭圆拟合;递推最小二乘法【作者】周敏杰;史旺旺【作者单位】扬州大学水利与能源动力工程学院,江苏扬州225009;扬州大学水利与能源动力工程学院,江苏扬州225009【正文语种】中文【中图分类】TM76随着环境问题和能源需求的增加，风能和太阳能等新能源发电技术得到了广泛的应用。

与此同时单相并网发电系统的运行性能要求也在逐渐提高。

在新能源单相并网发电系统中，电网电压的相位、幅值和频率是并网运行的关键信息。

电网电压相位和频率的准确获得直接影响着单相并网系统的稳态、动态性能及其安全运行［1-3］。

目前单相系统中数字锁相环技术在跟踪获取电网电压相位和频率方面得到了广泛应用。

在单相系统中，传统数字锁相环采用过零鉴相的方法，它是通过检测电网电压过零点来得到相位信息。

该方法虽然实现简单，但是在2个检测点之间如果频率发生变化时，则不能实现快速跟踪相位变化，抗干扰能力差，锁相效果差。

另外还有虚拟乘法器鉴相和构造虚拟两相法鉴相等鉴相方法。

其中虚拟乘法器的不足之处在于若输入信号中存在2倍频信号，采用一般的低通滤波器时，滤波器的惯性时间常数必须取较大的数值，这就会影响系统的响应速度。

另一方面，当电网电压信号存在高次谐波时，输入信号存在高次谐波分量，一般的滤波器很难滤除所有的谐波分量［4-10］。

一种新型的单相并网系统锁相环

３２系统控制器设计．
由图２和式（）得到软件锁相环的数学模２可
型，图５如ａ所示。当０－＇０很小时，：有
的锁相需要两个正交的坐标系，基于ｄｑ变换的。单相锁相框图如图２所示。ｌ，ａＨ频率一致，ｌｕ与相位差９。，ａ生后再经Ｐｒ换，到同０。ｕ产ａｋ变得步旋转坐标系下的正交向量组，；Ｍ＝令Ｏ对锁相角度进行闭环控制就能得到理想的锁相效果。
环处于不稳定状态，而导致并网逆变系统性能降低，至不能正常工作。针对此问题，析了基于同步旋转从甚分
坐标变换的锁相环原理，将这种锁相策略应用于单相并网系统，真和实验结果均证明了此方法的有效性。并仿
定稿日期：００２０２１－１－３
作者简介：江伟（９４，，南人，士研究生，究袁１８一）男河硕研
方向为风力发电并网控制技术。
Ｍ＝，与Ｕ同相。因此，通过控制Ｕ，ｕ＝，０ｄ轴可使ｑＯ实现两者之间的同相。
ｔ￣ｅｕｎｙｆｃｕｔｓｗｈｃｃｎｃｕｅｈｓｓｍｐｒｒａｃｅｒｄｔｎｎｅｅａｎｒｌｒｉｇＡｅｙｑｅｃｌｔａｅ，ｉｈａａｓｔｅｙｔｕｅｅｆｍｎｅｄｇａａｉａｄｖｎｂｏｍａｌｗｏｋｎ．ｎｗｏｏｙ

基于Park变换的单相锁相环软件算法研究

基于Park变换的单相锁相环软件算法研究发表时间：2017-10-19T16:02:30.213Z 来源：《电力设备》2017年第15期作者：刘奎1 于森林2 王博2 柴媛2 王志强2 [导读] 摘要：介绍了一种同步旋转坐标系下的单相锁相环软件算法，使用反馈控制的方式来替代传统算法中的滤波器，以消除Park变换中出现的二倍频分量对锁相环性能影响，具有良好的动态响应和稳态特性。

（1.中车永济电机有限公司机加事业部铆焊车间山西永济 044502；2.中车永济电机有限公司电力电子产品开发部陕西西安 710016）摘要：介绍了一种同步旋转坐标系下的单相锁相环软件算法，使用反馈控制的方式来替代传统算法中的滤波器，以消除Park变换中出现的二倍频分量对锁相环性能影响，具有良好的动态响应和稳态特性。

关键词：Park变换；锁相环；反馈控制0引言锁相环是一个使输出信号与参考信号或者输入信号在频率和相位上同步的电路，在同步状态下，振荡器输出信号和参考信号之间的相位差为零或者保持常数。

锁相环按照分类可分为硬件锁相环、数字锁相环和软件锁相环等。

锁相环一般有三个功能模块构成，鉴相器、压控振荡器和环路滤波器构成。

在四象限整流控制中，需要动态获取电网电压相位信息，这就要求锁相环对电网电压进行锁相。

在实际中，电网环境并非理想运行，这对锁相环控制提出了更高的技术性能要求，锁相环的控制性能将直接影响到四象限整流器的控制效果[1]。

1.单相锁相环及软件算法对于三相对称系统而言，相位信息的获得较为简单，在同一时刻可以同时采样到三相电压，三个电压力包含了幅值和相位信息，可以直接计算出电网的幅值和相位，但这种方式必须在电网频率和幅值不变的前提下，存在抗干扰能力差的问题。

而单相系统中，同一时刻只能采样到一个电压值，它无法直接计算出相位和幅值，因此单相锁相环需要一段时间去获取足够多的信息才能计算出相位和幅值，与三相系统相比，总有一定的时间延迟。

一种电网电压过零点精确锁相方法的研究

一种电网电压过零点精确锁相方法的研究陈增禄;赵乾坤;史强强;孟新新;颜廷欣【摘要】针对电网电压过零锁相时存在的零点漂移和相位延迟问题，提出了一种电网电压过零点精确锁相的方法。

通过软件PQ 滤波去除 ADC 采样结果中的零点漂移；通过人为设定一个过零点锁相提前量，可提前预见到电网电压的过零点；然后通过软件自适应补偿算法，实现电网电压过零点的精确检测。

详细阐述了该方法的原理和计算过程，在无整流器自充电电压暂变补偿装置上的实验结果证实了所提方法的正确性。

%To cope with the problem of the voltage-zero drift and the phase delay in zero crossing phase lock, a precise phase lock technique used for grid voltage zero-crossing is proposed. This method removes the zero drift in the ADC sampling result by using PQ filtering;and then sets a zero phase locking schedule artificially, in order to foresee the zero-crossing point of the grid voltage;lastly, through software self-adaptive compensation algorithm, the precise detection of grid voltage zero point can be realized. The design principle and calculation process of this method are introduced. This method is proved to be correct by experiment on the platform of the self-charging voltage sag compensator without rectifier.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】6页(P65-70)【关键词】PQ滤波;零点漂移;过零锁相;自适应;相位延时【作者】陈增禄;赵乾坤;史强强;孟新新;颜廷欣【作者单位】西安工程大学电子信息学院，陕西西安 710048;西安工程大学电子信息学院，陕西西安 710048;西安工程大学电子信息学院，陕西西安 710048;西安工程大学电子信息学院，陕西西安 710048;西安工程大学电子信息学院，陕西西安 710048【正文语种】中文【中图分类】TM71电网电压或电流相位信息的快速准确获取对各种并网变流器的稳态、动态性能以及安全运行都具有重要的意义。

基于改进型锁相环的单相并网逆变器

基于改进型锁相环的单相并网逆变器罗耀华;凡绍桂;游江【摘要】单相并网逆变器广泛地应用在新能源发电领域，它的一个关键技术就是对电网电压的锁相。

分析了基于Park变换的锁相环原理，并进行了改进。

针对并网逆变器采用的LCL滤波器，采用了基于电容电流前馈的有源阻尼控制方案，推导了LCL滤波器的模型，在此基础上加入电容电流前馈，推导出加入前馈后的数学模型，给出了不同前馈系数的bode图，分析出不同前馈系数的变化趋势。

通过单相并网逆变器的仿真实验，验证了改进型锁相环和有源阻尼控制的正确性。

搭建了硬件平台，进行了并网硬件实验，验证了以上理论的正确性和可行性。

%Single-phase grid-connected inverter is widely used in the field of new energy power generation , one of its key technologies is phase locked loop of the power grid voltage .The principle of the phase-locked loop based on Park transform was analyzed , and some improvements were made on the basis of this method .For the LCL filter used in the grid-connected inverter , the active damping control scheme based on capacitive current feed-forward was adopted .First the LCL filter model was deduced , on the base of this model the capacitor current feed-forward was added .On the basis of this model the bode diagram was built at different feed-forward coefficient and the change trend at different feed-forward coefficient was analyzed .Then the simulation experiment of single phase grid-connected inverter was made and the hardware platform of it was set up , which verified the correctness of the im-proved phase-locked loop and the active damping control .【期刊名称】《应用科技》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P46-50)【关键词】逆变器;并网;单相锁相环;LCL滤波器;有源阻尼控制;仿真【作者】罗耀华;凡绍桂;游江【作者单位】哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TM464单相并网逆变器需要采集电网电压的相位信息才能完成并网。

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ｉｍｐｒｖｄｄｅａｏｖｈｒｂｅｏｅａቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｅｆｃｌｄｉｔｋｅｈｅｃａａｔｒｓｉｓｏｉｋｄａｃｒｓｏｅ，ｏｅｍｏｌｃｎｓｌｅｔｅｐｏｌｍｆｄｌｙｐｒｅｔｙａｎｔａｓｔｈｒｃｅｉｔｃｆｑｕｃｙｎｍｉｅｐｎｓ
第２卷第１８期
文章编号：０６９４（０１０ — ３５０１０～３８２１）１０１—４
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机
仿
真
２１月０年１１
新型锁相技术在单相系统中的应用研究
陈自强，守道，黄曾智波，熊山
（湖南大学电气与信息工程学院，南长沙４０８）湖１０２摘要：究电源稳压控制系统，相锁相技术在系统中有着重要的应用，于瞬时无功理论的传统单相锁相环中存在延时和研单基动态响应差等问题，对上述问题，改进瞬时无功理论运用在单相锁相环中。通过对两种模型分别进行理论分析和在针将ＭＡＬＢ上建模对比，行仿真表明，进后的模型很好地解决了延时问题，具有动态响应快，态滤波效果好，时跟踪ＴＡ进改且稳实性和抗畸变能力强等特点，验证了与理论分析的一致性，工程实践提供了新的设计依据。并为关键词：相锁相环；时无功理论；真；单瞬仿电压畸变
中图分类号：Ｍ９５Ｔ３文献标识码：Ｂ
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ｐａｅｐａｅｌｃｅｏｐＰＬ）ｂｓｄｏｈｓｎａｅｕｅｃｉｅｐｗｅｈｏｙｈｓｔｅｐｏｌｍｓｓｃｓｅａｎｈｓｈｓ－ｏｋｄｌｏ（Ｌａｅｎｔｅｉｔｔｎｏｓｒａｔｏｒｔｅｒａｈｒｂｅｕｈａ．ｄｌｙａｄｎａｖ
ＣＨＥＮｉｉｎＨＵＡＮＧｈｕ－ａＺＥＮＧｈ —ｂＸＩＺ－ｑａｇ，Ｓｏｄｏ，Ｚｉｏ，ＯＮＧｈｎＳａ
（ｏｅｅｏｌｃｉｌｎｎｏｍｔｎＥｇｅｒｇＨｎｎＵｉｒｔ，Ｃａｇｈｕａ１０２ｈｎ）ＣｌｇｆｅｔｃｄＩｆａｏｎｉｅｉ，ｕａｎｖｓｙｈｎｓａＨｎｎ４０８，ＣｉｌＥｒａａｒｉｎｎｅｉａ
ｔｅｔｅｃｒｅｔｅｓａｄｔｅｆａｉｉｔｆｔｅｔｅｒａｅｂｅｏｆｅｎｅｅｉｎｆｒｈｒｊｃｒｃｉｅｈｓｈｈｏｒｃｎｓｎｈｅｓｂｌｙｏｈｏｈｖｅｎｃｎｒｄａｄａｎｗｄｓｇｏｅｐｏｅｔｐａｔａｉｈｙｉｍｔｃ
ｌｃｅｏｐｏｋｄｌｏ．ＡｆｒａｄｔｉｄｔｅｒｔａｎｙｉａｄＭＡＴＡｄｌｇｃｎｒｓ，ｔｅｆａｉｌｔｎｓｏｓｔａｅｔｅａｌｈｏｅｉｌａａｓｓｎｅｅｃｌＬＢｍｏｅｉｏｔｔｈｎｌｍｕａｉｈｗｈｔｎａｉｓｏｈ
ｇｏｆｃｆｔａｙｓａｅｆｔｒｇｆｃｉｅａｉｔｆｒａ — ｉｒｃｉｇａｄａｔ— ｉｔｒｉｎａｄＳｎＴｅｅｏｅｏｄｅｆｔｏｅｄ－ｔｔｌｉ，ｅｆｔｂｌｙ０ｅｔｅｓｉｅｎｅｖｉｌｍｅｔｋｎｎｎｉｄｓｏｏｎＯｏ．ｈｒｆｒ，ａｔ