新型数字锁相环实现对电压信号的无差跟踪

2012-02-12 15:54:46来源: 互联网
为获得PWM整流器的控制信号,需要利用网侧电压的相位进行坐标变换,但是在三相电网电压频率偏移时,普通锁相环存在响应速度慢、锁相精度差等缺点。本文基于坐标变换理论,提出一种通过电压矢量变换的数字信号锁相环,并将其应用在三相PWM整流器中。利用Matlab/Simulink对搭建的三相电压型PWM整流器模型进行仿真。结果证明,在三相电网电压频率偏移时,锁相环能够快速锁定输入信号的频率和相位。

  1 三相电压型PWM整流器

  1.1 三相电压型PWM整流器的主电路

  图1为基于新型数字锁相环的三相电压型PWM整流器主电路,其中,ua、ub、uc代表交流侧三相电压源电压,udc为直流侧滤波电容C的输出电压,ia、ib、ic为交流

  

 

  2 新型数字锁相环的结构和控制原理

  针对传统锁相环[7-9]的缺陷,本文提出一种基于电压矢量变换的测量方法。首先将三相电压变换到两相a-β坐标系中,然后与锁相环输出构成一个负反馈闭环控制系统,最后通过调节系统参数达到滤波锁相的目的。其电路图如图2所示。

  

 

  

 

  从仿真结果可以看出数字PLL响应时间很短,系统在前两个周期时,PI调节器的超调造成了锁相环不能准确锁相,但是在t=0.035 s时,输入信号就很快与输出信号重叠,即输入信号频率相位被锁定,锁相效果良好。

  

 

  在实际运行中,还会出现三相电网电压的频率在工频50 Hz附近波动的情况。取频率偏移+0.5 Hz,电网电压310 V,给定直流电压600 V时进行仿真。

  由图5(a)可见,普通锁相环在三相电压出现频漂时明显不能准确锁相,电流波形失真较严重。而从图5(b)可以看出新型锁相环则能快速锁定输入信号频率和相位,对电网电压频漂有良好的抑制作用。仿真实验结果验证了该新型锁相环在电压畸变时锁相的优越性。

  

 

  本文针对三相电压型PWM整流器在三相电网电压频率偏移时,普通锁相环响应速度慢、锁相精度差等缺点,提出了一种基于坐标变换的新型数字锁相环,并将其应用到三相PWM整流器系统中,实现了对电压信号无差跟踪。这种新型锁相环实现方法简单,能够快速锁定电源电压频率和相位。仿真验证了理论分析的正确性和可行性。

关键字:数字  锁相环  电压信号  无差跟踪

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0212/article_14237.html
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