基于DSP技术的软件锁相环设计.doc
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1、基于DSP技术的软件锁相环设计随着世界环境污染与经济危机的曰趋严重,可再生能源的研究越来越受人们重视。作为最有开发前景可产生可再生能源的变流器并网技术成为人们研究的重点。其中锁相技术是其核心技术。常用的锁相有硬件锁相和软件锁相。传统的硬件锁相就是通过逻辑器件对电压信号进行过零检测,电路简单、设计巧妙,但具有一些不足,当电网电压发生频率、相位突变或三相电压不平衡时很难实现锁相,动态性能较差。而软件锁相具有良好的抗干扰能力,能以较高的精度、较快的速度实现锁相。因此,本文在分析锁相环基本原理的基础上,搭建并网试验平台,采用设计自由、适应性强的软件锁相技术,试验表明,本软锁相技术可很好地实现锁相。1
2、锁相环基本原理锁相环是一个相位误差反馈系统,由鉴相器(PD)、低通滤波器(LPF)和压控振荡器(VCO)组成,其工作原理是将输入的电压信号与SPLL内部信号的相位差转换为直流量,经过滤波器后通过压控振荡器,实现信号的频率和相位的调整,从而使其与电网电压同频同相,其控制结构图如图1所示。其中,鉴相器采用乘法器,构成基于乘法鉴相器的闭环锁相环,将压控振荡器的输出信号v0与输入信号vg进行相位比较,从而产生相位差的误差电压vd。鉴相器输出式(1):上式中可以发现,鉴相器输出的相位差中存在高频分量,因此需要通过低通滤波器来滤除其中的高频成分。低通滤波器实际上是一个比例积分控制器PI,滤除误差电压vd中
3、的二次谐波分量和噪声,以确保系统的稳定性,通过PI控制器的误差传递函数输出为式(2)。压控振荡器在锁相环路中起了一次积分的作用,即压控振荡器实际上是锁相环路中的固有积分环节,完成电压/频率的变换。2 硬件电路设计2.1 DSP28335简单介绍本文采用的DSP芯片为TMS320F28335,该芯片具有一个12位带流水线结构的模/数转换器和6个独立的ePWM模块。ADC具有16个通道,1个转换内核,可实现顺序采样和同时采样。一个完整的ePWM输出通道包括EPWMxA和EPWMxB两路信号。实验系统中的IPM模块驱动信号由该模块产生。2.2 信号调理电路本设计采用霍尔电压传感器VSM025对交流电
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