基于全数字锁相环的电网频率跟踪技术

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第 ４ 卷 第 ２期 Ｊ ４
２ ０年 ２ 月 ０１
电 力 电子 技 术
Ｐ ｗ ｒＥ ｅ ｔ ｎ ｃ ｏ ｅ ｌ ｃｒ ｉ ｓ ｏ
Ｖ １ ４，Ｎ ． ｏ． ４ ｏ２
Ｆ ｂｒ ａ ｙ， ｅ ｕ ｒ ２０１ ０
基于全数字锁相环的电网频率跟踪技术
王 伟 ，张志 文 ，罗ห้องสมุดไป่ตู้福 ，曾志 兵
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ｌ 引 言
频率跟踪 技术有硬件 同步和 软件 同步两种Ⅲ 。硬
不 足 ， 用软 件 同步 的方法 实现硬 件 同步功 能 ， 运 以达
件 同步采用锁相环如 Ｃ ４ ４ Ｄ ０ ６电路， 实时跟踪信号频 率变化 ， 调整采 样频率 。该 方法使 用简单 ， 实时性好 ， 在 工程 中得到大 量运用 ， 但可靠 性不 高。当波 形畸变 ２ 基 于 ＡＤＰ Ｌ 的软 件 同步 技 术 ］ Ｌ 时测量存在 较 大误差 ． 硬件 电路较 复 杂 ， 件 的延 ２１ 软 件 同步采样 的方 法及 不足 且 器 ． 软件 同步采 样 的实现过 程 ：首先 测取 被测 电气 迟、 漂移等 问题也 将产生新 的误差 。软件 同步采 用微 信 号 的周期 ，根 据每 周期采 样 点数 Ⅳ计算 采样 周 处理器 通过 软件 算法 实现 同步 。该 方法 简化 了硬 件 Ｔ ／ ， ＝ 用 电路 ， 度较 高 ， 频率 跟踪 时 间 的可 控性 强 。但 需 期 （ ｓＴＮ） 确 定定 时器 的计数 值 ， 定 时中 断方 精 且 在实 际测量 系统 中， 与理想计算 值 Ｔ ／ Ｎ 要增加微 处 理器 的计算 量 。并且 由于微 处理器 中计 式 实现采 样 。 其原 因主 要有 ３个方 面 。 数 器 的量 化误 差和 中 断响应 时 间的分 散性 也会 导致 间会 出现 误差 ， （） 的量化误 差 定 时器 的计 数周 期 （ 最 小 １ 或 较 大 的采 样误 差 ， 以满 足诸 如 电能计 量 、 难 电压 电流 丁不 即 高 次谐波 分析 等高 精度 测量 场合 的需 要 。随着 微 处 分辨 时 间） 可 能无 限小 ，而 必须 用 下量 化 ， 从而使微机实际 与其理 理器及其外 围 电路 的发展 ． 数字 控制技 术功 能不断 改 必须表示为 丁的整数倍 ， 想 值 之 间出现偏 差 ， ： Ｔ Ｎ（ ｓ ） 。 即 Ａ － Ｔ一 ≠０ － 善， 逐渐取代 了模拟控 制技术 ， 时 ， 实现 了更 为先 同 也 （） ２ 中断响应 时间的分散性 微 处理器对 定时器 进 的控制功 能。 目前 ， 于高性 能先进 的运动控 制系 对 中断 的响应 需要一 定 的时 问 ，并且 每 次 中断响应 时 统而言 。 数字控制被 公认为是 唯一的实现 方法 １ ２ ］ 。 具 使 在分析 比较 电网频 率跟踪技 术 中软 、 件 同步优 间不一 致 ， 有一 定 的分 散性 ， 得 实 际采样 时 刻 ｔ 硬 （ １２ … ） 确定 ， ，， 不 导致 Ａ ＃０和 Ａｉ 。 Ｔ ｔ ＃Ｏ 缺 点 的基 础上 ． 据 现场 可编 程 门阵列 （ Ｐ Ａ 大规 根 ＦＧ ） （ ） 号周期测量 不准确和滞后 软件 同步 时 ， ３信 模 可编程 逻辑 器件 的特 点 ．将 。 Ｇ 技术 与 电 网频 Ｆ Ａ Ｐ 率跟 踪技 术结 合起来 ， 弥补 软 、 件 同步方 法各 自的 根据 采样 前测量 的信 号周 期而确 定 ，当信 号 频率波 硬 动或周期测量存在误差时 ，采样时信号周期的实际 值 与测 量值 之 间存 在偏 差 ， 时 △ 这 — ≠０ 。 定 稿 日期 ：０ ９ ０ — ８ ２ ０— ｒ ２ ７ 目前 ．提 出的 多种 减 小 因同步误 差而 产 生测量 作 者 简介 ： 王 伟 （ ９ ３ ） 男 ， 北赤 壁 人 ， 士研 究 生 ， 究 １８ 一 ， 湖 硕 研 方 向 为 交 直 流 电 能 变换 技 术 与 装 备 、 力 电子 与 电 电 误差 的方法 ， 虽然 精度 和可 靠性得 以提 高 ， 处理过 但 力传动。 程复 杂 ， 以满足 测量 实 时性要 求 。 难
（ 湖南大学 ， 湖南 长沙 ４ ０８ ） １０ ２
摘要 ： 介绍 了一种基 于全数字锁相环（ ｌＤｇ ｌ ｈ ｓ ｏｋｄＬｏ ， Ａｌ ｉ ａ Ｐ ａｅＬ ｃｅ ｏｐ 简称 Ａ Ｐ Ｌ 电路 实现 电网频率跟踪 的技 术。分 ｔ ＤＬ） 析 比较 了电网频率跟踪技术 中软 、 硬件 同步的优 缺点 ， 并将 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ技术运用 到电网同步跟踪技术 中， 解决 了软 、 同 硬
ｉ ｔ ｅ ｃｎ ｌ ｆ ｒ ｉｇｎｔｏｋｆ ｑ ｅｃ ． ｅｆｅ ｒｇ ｍ ａｌ ａａａｒｙ Ｆ Ｇ ｎ ｈ ｎｗ ｔ ｈ ｏ ｇ ｏ ａ ｎ ｅ ｒ ｅｕ ｎｙ ｈ ｒｄｐｏ ｒ ｍ ｂｅｇｔ ｒ （ Ｐ Ａ）ｔ ｈ ｏ ｇ ｐｌ ｄＴ ｉ ｅ ｅ ｏ ｙ ｔｃ ｗ ｒ Ｔ ｉ ａ ａ ｅ ｎ ｌ ｉ ａｐｉ ．ｈｓ ｃ ｏ ｓ ｙ ｅ
步 方 法 的不 足 阐述 了该 技 术 的 实 现 原 理 和 各 个 模 块 的 设 计 。 Ａ Ｐ Ｌ 电路 采 用 Ｖ Ｌ语 言 和 现 场 可 编 程 门阵 列 ＤＬ ＨＤ
（ ｉｄＰｏｒｍｍ ｂｅＧ ｔ Ａ ｒｙ 简称 Ｆ Ｇ 设计实现 ， Ｆｌ ｒｇａ ａｌ ａ ｒ ， ｅ ａ ａ Ｐ Ａ） 并采用 Ｑ Ａ Ｔ ＳＩ Ｕ Ｒ Ｕ Ｉ软件进行 仿真研 究。仿 真和实验结果表 明， 该方法能够很好地跟踪电网频率 ， 实时性好 ， 精度高。 关键词 ： 全数字锁相环 ； 频率跟踪 ； 软硬件同步 中图分类号 ：Ｎ ｌ． Ｔ ９ １ ８ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：００ １０ ２ １ ）２ ０ ８ — ３ １０ — ０ Ｘ（０ ０ ０ － ０ ９ ０
（ ｎ ｎＵ ｉｅ ｉ ，Ｃ ａｇｈ １０ ２ ｈｎ ） Ｈｕａ ｎｖｒｔ ｓｙ ｈｎｓ ａ ０ ８ ，Ｃ ｉａ ４
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