分析锁相环速度控制系统的结构和原理

分析锁相环速度控制系统的结构和原理

锁相环主要是使反馈信号与给定基准信号同步，将这个思想引人电机的速度控制系统中，能够实现稳态精度很高的速度控制，这一点在⒛世纪60年代初期已经意识到，但直到集成锁相电路的普及才真正实现。锁相环系统根据参考转速和反馈转速间频率或相位的任意差异来校正电机转速。因此，只要使基准信号频率精度较高，其稳定精度就可达到很高。对于电机锁相环来说，一般由鉴频鉴相器（PFD）、低通滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO）组成，其结构和工作原理如图1所示。

图1 锁相环内部结构框图

频率发生器FG产生输出频率fo，经1/N分频得反馈频率fb，在FPD中与参考频率进行频率和相位比较后，产生差值信号。此信号经LPF后得到与之成正比的电压信号Vo，再经放大与校正后，作用于FG，控制输出频率茂。锁相环其实就是一个闭环控制系统，在闭环负反馈作用下，系统使fr和fb，的频差和相差朝着减小的方向变化，最后，系统“锁住”，两个信号频率达到了同频和接近于同相。