二阶广义积分器电路和锁相环制造技术

本实用新型专利技术提供一种二阶广义积分器电路和锁相环，二阶广义积分器电路包括比例环节、第一积分环节、第二积分环节和减法电路；锁相环包括Clark变换单元、第一二阶广义积分器、第二二阶广义积分器电路、Park变换单元、比例积分PI调节单元和频率校正单元。所述比例环节的输入端输入电压信号，所述比例环节、所述第一积分环节和所述第二积分环节依次串联连接，所述减法电路连接在所述比例环节的输出端与所述第二积分环节的输出端之间，所述减法电路上设置有低通滤波器；因此，本实用新型专利技术中应用此二阶广义积分器电路的锁相环，能消除电网电压不平衡对锁相结果的影响，抑制并消除输入信号中的直流分量和高次谐波，提高锁相结果的准确性。

Nikai Hiroyoshi integrator circuit and phase locked loop

The utility model provides a two order generalized integrator circuit and PLL, Nikai Hiroyoshi integrator circuit including the proportion of links, first integral, second integral and subtraction circuit; PLL including Clark conversion unit, the first two order, 22 order generalized integrator the generalized integrator circuit, Park conversion unit, PI control unit and a proportional integral frequency correction unit. The proportion of part of the input voltage signal, the proportion of links, the first integral and the integral second links connected in series, between the output terminal of the subtraction circuit is connected with the proportion of links with the second integral, the subtraction circuit is arranged on the low pass therefore, application of PLL filter; the Nikai Hiroyoshi integrator circuit of the utility model can eliminate the influence of unbalanced grid voltage phase results, inhibit and eliminate the input signal in the DC component and harmonics, improve the accuracy of the results of phase lock.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及锁相技术，尤其涉及二阶广义积分器电路和锁相环。
技术介绍
锁相技术是使被控振荡器的相位受标准信号或外来信号控制的一种技术。它用来实现与外来信号相位同步，或跟踪外来信号的频率或相位。锁相环，即为锁相技术，是指一种电路或者模块，它用于在通信的接收机中，其作用是对接收到的信号进行处理，并从其中提取某个时钟的相位信息。锁相环电路一般由三个部分组成，分别为鉴相器、可调相/调频的时钟发生器和环路滤波器。鉴相器用于判断锁相器所输出的时钟信号和接收信号中的时钟的相差的幅度；可调相/调频的时钟发生器用于根据鉴相器所输出的信号来适当的调节锁相器，内部的时钟输出信号的频率或者相位，使得锁相器完成上述的固定相差功能；环路滤波器用于对鉴相器的输出信号进行滤波和平滑，大多数情形下是一个低通滤波器，用于滤除由于数据的变化和其他不稳定因素对整个模块的影响。目前锁相技术中，单同步坐标系软件锁相环(SingleSynchronousCoordinateSystemSoftwarePhaseLockedLoop，SSRF-PLL)是一种较为常见的锁相方式，该方法控制方法简单，响应速度快，但在电网电压不平衡及含有高次谐波时，SSRF-PLL的锁相结果存在较大的误差。通过加入低通滤波器或改变比例积分调节器(PI调节器)参数，可以降低系统带宽来减小锁相误差，但是会影响锁相速度，难以满足系统对锁相快速响应的要求。为了克服SSRF-PLL在电网电压不平衡及含有高次谐波方面的不足，可以使用解耦双同步参考坐标系锁相环(DecoupledDoubleSynchronousCoordinateSystemSoftwarePhaseLockedLoop，DDSRF-PLL)。DDSRF-PLL可以提取出输入信号的正负序分量，利用解耦网络消除振荡以取得较好的锁相结果，但其算法结构较复杂，而且低带宽的滤波器仍给系统带来一些延时。
技术实现思路
本技术提供一种二阶广义积分器(SecondOrderGeneralizedIntegrator，SOGI)电路和锁相环，应用二阶广义积分器电路的锁相环能消除电网电压不平衡对锁相结果的影响，抑制并消除输入信号中的直流分量和高次谐波，提高锁相结果的准确性。本技术提供的一种二阶广义积分器电路和锁相环，其中一种二阶广义积分器，包括比例环节、第一积分环节、第二积分环节和减法电路。比例环节的输入端输入电压信号，比例环节、第一积分环节和第二积分环节依次串联连接，减法电路连接在比例环节的输出端与第二积分环节的输出端之间，减法电路上设置有低通滤波器。第一积分环节的输出端用于输出一阶电压滞后信号，第二积分环节的输出端用于输出二阶电压滞后信号，一阶电压滞后信号与电压信号的相位差以及二阶电压滞后信号与一阶电压滞后信号的相位差均为90°。在上述的二阶广义积分器电路，优选的是，还包括：第一谐振环节和第二谐振环节，第一谐振环节串联在比例环节和第一积分环节之间，第二谐振环节串联在第一积分环节和第二积分环节之间。在上述的二阶广义积分器电路，优选的是，还包括：第一负反馈回路，第一负反馈回路的一端位于第一积分环节和第二谐振环节之间，第一负反馈回路的另一端和比例环节的输入端连接。在上述的二阶广义积分器电路，优选的是，还包括：第二负反馈回路，第二负反馈回路的一端位于第二积分环节与减法电路之间，第二负反馈回路的另一端位于比例环节和第一谐振环节之间。在上述的二阶广义积分器电路，优选的是，第一谐振环节和第二谐振环节的谐振频率均为电网单相电压的角频率。其中一种锁相环，包括Clark变换单元、第一二阶广义积分器电路、第二二阶广义积分器电路、Park变换单元、比例积分PI调节单元、频率校正单元和第三积分环节。Clark变换单元用于将三相电压信号转换为第一电压信号和第二电压信号，其中第二电压信号滞后于第一电压信号相位90°。第一二阶广义积分器电路的输入端与Clark变换单元的第一输出端连接，用于根据第一电压信号输出第一一阶电压滞后信号和第一二阶电压滞后信号，第二二阶广义积分器电路的输入端与Clark变换单元的第二输出端连接，用于根据第二电压信号输出第二一阶电压滞后信号和第二二阶电压滞后信号。Park变换单元的输入端分别和第一二阶广义积分器电路的输出端以及第二二阶广义积分器电路的输出端连接，以将第一一阶电压滞后信号与第二一阶电压滞后信号混合而成的第一正序分量信号以及第一二阶电压滞后信号和第二二阶电压滞后信号混合而成的第二正序分量信号转换为d轴分量信号和q轴分量信号。PI调节单元用于对q轴分量信号进行PI调节。频率校正单元用于根据经过PI调节的q轴分量信号和初始频率得到校正后的频率。在上述的锁相环，优选的是，还包括用于为第一二阶广义积分器电路提供相位反馈的第三负反馈回路和用于为第二二阶广义积分器电路提供相位反馈的第四负反馈回路，第三负反馈回路连接在PI调节单元的输出端与第一二阶广义积分器电路之间，第四负反馈回路连接在PI调节单元的输出端与第二二阶广义积分器电路之间。本技术提供的一种二阶广义积分器电路和锁相环，应用二阶广义积分器电路的锁相环能通过正序分量计算消除电网电压不平衡对锁相结果的影响，准确跟踪输入信号的相位；通过反馈电路消除输入信号中的直流分量，精准跟踪基波正序分量；通过低通滤波器抑制输入信号中的高次谐波，提高锁相结果的准确性。附图说明图1是本技术实施例一提供的二阶广义积分器电路的结构示意图；图2是本技术实施例二提供的锁相环的结构示意图。附图标记说明：1-比例环节；2-第一积分环节；3-第二积分环节；4-减法电路；5-第一谐振环节；6-第二谐振环节；7-第一负反馈回路；8-第二负反馈回路；9-Clark变换单元；10-第一二阶广义积分器电路；11-第二二阶广义积分器电路；12-Park变换单元；13-比例积分PI调节单元；14-频率校正单元；15-第三负反馈回路；16-第四负反馈回路；17-第三积分环节；V-输入电压信号；V’-一阶电压滞后信号；qV’-二阶电压滞后信号；LPF-低通滤波器；Vabc-三相电压信号；Vα-第一电压信号；Vβ-第二电压信号；Vα’-第一一阶电压滞后信号；qVα’-第一二阶电压滞后信号；Vβ’-第二一阶电压滞后信号；qVβ’-第二二阶电压滞后信号；Vα+-第一正序分量信号；Vβ+-第二正序分量信号；Vd+-d轴分量信号；Vq+-q轴分量信号。具体实施方式图1是本技术实施例一提供的二阶广义积分器电路的结构示意图，图2是本技术实施例二提供的锁相环的结构示意图。如图1所示，本技术实施例一提供的一种二阶广义积分器电路和锁相环，其中一种二阶广义积分器，包括比例环节1、第一积分环节2、第二积分环节3和减法电路4。比例环节1的输入端输入电压信号V，比例环节1、第一积分环节2和第二积分环节3依次串联连接，减法电路4连接在比例环节1的输出端与第二积分环节3的输出端之间，减法电路4上设置有低通滤波器LPF。第一积分环节2的输出端用于输出一阶电压滞后信号V’，第二积分环节3的输出端用于输出二阶电压滞后信号qV’，一阶电压滞后信号V’与输入电压信号V的相位差以及二阶电压滞后信号qV’与一阶电压滞后信号V’的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二阶广义积分器电路，其特征在于，包括比例环节、第一积分环节、第二积分环节和减法电路；所述比例环节的输入端输入电压信号，所述比例环节、所述第一积分环节和所述第二积分环节依次串联连接，所述减法电路连接在所述比例环节的输出端与所述第二积分环节的输出端之间，所述减法电路上设置有低通滤波器；所述第一积分环节的输出端用于输出一阶电压滞后信号，所述第二积分环节的输出端用于输出二阶电压滞后信号，所述一阶电压滞后信号与所述电压信号的相位差以及所述二阶电压滞后信号与所述一阶电压滞后信号的相位差均为90°。

【技术特征摘要】
1.一种二阶广义积分器电路，其特征在于，包括比例环节、第一积分环节、第二积分环节和减法电路；所述比例环节的输入端输入电压信号，所述比例环节、所述第一积分环节和所述第二积分环节依次串联连接，所述减法电路连接在所述比例环节的输出端与所述第二积分环节的输出端之间，所述减法电路上设置有低通滤波器；所述第一积分环节的输出端用于输出一阶电压滞后信号，所述第二积分环节的输出端用于输出二阶电压滞后信号，所述一阶电压滞后信号与所述电压信号的相位差以及所述二阶电压滞后信号与所述一阶电压滞后信号的相位差均为90°。2.根据权利要求1所述的二阶广义积分器电路，其特征在于，还包括：第一谐振环节和第二谐振环节，所述第一谐振环节串联在所述比例环节和所述第一积分环节之间，所述第二谐振环节串联在所述第一积分环节和所述第二积分环节之间。3.根据权利要求2所述的二阶广义积分器电路，其特征在于，还包括：第一负反馈回路，所述第一负反馈回路的一端位于所述第一积分环节和所述第二谐振环节之间，所述第一负反馈回路的另一端和所述比例环节的输入端连接。4.根据权利要求3所述的二阶广义积分器电路，其特征在于，还包括：第二负反馈回路，所述第二负反馈回路的一端位于所述第二积分环节与所述减法电路之间，所述第二负反馈回路的另一端位于所述比例环节和所述第一谐振环节之间。5.根据权利要求2-4任一项所述的二阶广义积分器电路，其特征在于，所述第一谐振环节和所述第二谐振环节的谐振频率均为电网单相电压的角频率。6.一种锁相环，其特征在于，包括Clark变换单元、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冀生，刘亚峰，李世伟，边国刚，葛静辉，马凯，仇雷，
申请(专利权)人：先控捷联电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13