[发明专利]采用软件实现单相锁相环的方法

权利要求书

1.一种采用软件实现单相锁相环的方法，是通过以下步骤实现的：

以标准信号为基准，构造α-β坐标系下的输入信号(1)；

通过基于瞬时无功理论的dq0变换q轴分量的输出进行PI调节，以PI调节环节的输出进行频率校正，利用频率校正环节的输出信号为基准，利用积分环节进行相位校正(2)；

设计低通滤波器，保证锁相环的跟踪速度和精度(3)；

采用16位定点TMS320C2812 DSP编程，加快运算速度(4)。

2.根据权利要求1所述的采用软件实现单相锁相环的方法，在步骤(1)中，构造无延时的虚拟α-β坐标信号：

uduq=cosλsinλ-sinλcosλuαuβ]]>

设所测某单相基波相电压幅值为U₁、初相位为；将扰动表示成高频信号的叠加，n次高频分量的幅值为U_n、初相位为；则此相电压表示为：

如果系统频率为ω，则d-q旋转坐标系相对于α-β静止坐标系以角速度ω旋转，此时电压基波相量U与d-q旋转坐标系同步旋转；可将电压基波相量U在α-β静止坐标系上分别投影为和，在d-q旋转坐标系上分别投影为和；根据所测电压来构造出一个α-β静止坐标系，令当前所测电压为α-β静止坐标系上的分量u_β，即有

同样以所测电压来构造α-β静止坐标系上的分量u_α，令90°前的所测电压为u_α，即

经d-q变换后可得到

ud=U1cosφ1+12ΣUn[sin(ψn+1+nπ2)-cosψn+1+sin(ψn-1+nπ2)+cosψn-1]]]>

uq=U1sinφ1+12ΣUn[cos(ψn+1+nπ2)+sinψn+1-cos(ψn-1+nπ2)+sinψn-1]]]>

其中ψ_n+1＝(n+1)ωt+φ_n，ψ_n-1＝(n-1)ωt+φ_n，n≥2。经过滤去高频分量后，得到两个直流分量u_d和u_q，即u_d＝U₁cosφ₁和u_q＝U₁sinφ₁；

在步骤(2)中：构造好了α-β坐标系后，进行d-q变换后，得到u_q分量

假设输入信号角频率大于ω₁，则u_q为一变化的交流量，此时经PI调节器后输出Δω_u，此量使得u_q中的角频差减小，直至ω₁＝ω时，这时u_q为一直流量，此时进行初相位调整，由于有直流量的输入导致锁相环输出频率进一步加大，使得输出的相位得到调整，这时u_q又为一变化交流量，系统又进入角频率调整阶段，经过如此反复过程，最终得到输入信号与锁相环输出完全同步；

在步骤(3)中：使用一阶的巴特沃斯滤波器，截至频率为25Hz；

在步骤(4)中：采用定点的16位TMS320C2812DSP实现单相软件锁相环，程序编写使用IQMath库函数。