1、锁相环锁相环PLL(Phase-Locked Loop)吴欢1.锁相环基本概念锁相环基本概念n定义：能够自动跟踪输入信号频率与相位的闭环定义：能够自动跟踪输入信号频率与相位的闭环控制系统控制系统n分类：分类：n光伏并网中的作用：保证并网电流与电网电压严光伏并网中的作用：保证并网电流与电网电压严格同相同频格同相同频模拟锁相环模拟锁相环(APLL)数字锁相环数字锁相环(DPLL)混合锁相环混合锁相环(HPLL)软件锁相环软件锁相环(SPLL)2.锁相环的工作原理锁相环的工作原理相位差相位差电压电压滤波滤波直流电压直流电压VCO频率、相位频率、相位3.模拟锁相环模拟锁相环oieucu很小时：iosi
2、nsineeeeukkeioeeuk拉氏变换：io()()()eeUsKssLF是一个低通滤波器是一个低通滤波器1R2RCeucucu1R2RCeu(a)无源RC低通滤波器(b)有源RC低通滤波器一般地，一般地，12RR，令，令1122,RCR C容易得到容易得到LF的传递函数的传递函数212()1()()()1caeUssF sUss221()(1)()()1(1)cbeUsAsF sUssAs 当放大系数当放大系数A很大时，很大时，211()bsF ss 0(0),(0)1,(0)absFFA2211(),(),()absFF 在在()cu t的作用下，压控振荡器输出频率和输入信号频率的作
3、用下，压控振荡器输出频率和输入信号频率i的偏差为的偏差为：()ocK u t由由引起的相差引起的相差o()t为为拉氏变换：拉氏变换：o()()ocK Ussso00()()ttoctdK ud 锁相环路进入稳态之前，锁相环路进入稳态之前，oi和参考频率和参考频率不同不同，经过，经过PLL的控制作用，总可以使的控制作用，总可以使oio。进入稳态之后，输出。进入稳态之后，输出信号和输入信号存在一个相位差。信号和输入信号存在一个相位差。ioeK()F s/oKsio()iodtK仿真结果仿真结果模拟锁相环存在的问题模拟锁相环存在的问题n硬件电路复杂硬件电路复杂n硬件电路本身难以克服的难题硬件电路本身
4、难以克服的难题零点漂移零点漂移器件饱和器件饱和必须初始校准等必须初始校准等4.软件锁相环软件锁相环nSPLL的基本原理的基本原理输入信号：经过整形的输入信号：经过整形的TTL电平信号电平信号鉴相软件：识别采样信号和输入信号之间的相位差鉴相软件：识别采样信号和输入信号之间的相位差环路滤波程序：控制相位校正的速度与精度环路滤波程序：控制相位校正的速度与精度可编程控制计数器：计数周期受环路滤波程序控制可编程控制计数器：计数周期受环路滤波程序控制4.1 鉴相鉴相n取周期（或频率）作为检测量取周期（或频率）作为检测量n输入信号为电网电压采样后通过硬件电路整形与其同输入信号为电网电压采样后通过硬件电路整形
5、与其同步的步的TTL方波信号方波信号n捕获模块捕捉到捕获模块捕捉到TTL上升沿，获得电网电压周期和相上升沿，获得电网电压周期和相位位nSPWM信号由信号由DSP内部软件产生，所以内部软件产生，所以DSP明确了解明确了解并网电流的周期和相位并网电流的周期和相位n得到参考输入信号得到参考输入信号 和反馈采样信号和反馈采样信号refTinT4.2 环路滤波环路滤波n逐次逼近算法逐次逼近算法 0refineTT使载波周期使载波周期TPR长度减长度减10refineTT使载波周期使载波周期TPR长度加长度加1优点：超调量为优点：超调量为0缺点：锁相速度较慢缺点：锁相速度较慢n最优时间最优时间PLLa、输入信号、输入信号b、输出信号、输出信号c、鉴相器输出、鉴相器输出优点：锁相速度快，仅需两个周期优点：锁相速度快，仅需两个周期缺点：超调量大，导致逆变器输出波形剧烈震荡缺点：超调量大，导致逆变器输出波形剧烈震荡n有限脉冲响应有限脉冲响应PLLa、输入信号、输入信号b、输出信号、输出信号c、鉴相器输出、鉴相器输出n并网软件锁相环程序流程并网软件锁相环程序流程
