基于FPGA的三相锁相环实现

提出一种基于可编程逻辑阵列(FPGA)实现三相锁相环(PLL)控制器的全数字化方案。在单片FPGA中,采用硬件描述语言VerilogHDL实现了包括d,q坐标变换、PI调节器、压控振荡器(VCO)模块及其它实验用模块的三相锁相环控制算法。基于Simulink的仿真结果显示,在三相电压频率突变时,三相锁相环对输入信号频率和相位锁定时间小于两个基波周期的,稳态误差小。基于FPGA硬件逻辑实现的三相锁相环控制器实验结果表明,在三相电压畸变的输入下,动态和静态特性良好,对非线性负载和测量引起的谐波、直流偏移等干扰也不敏感,这种控制器能够满足柔性速度系统(FACTS)装置对电压和相位信息实时性和准确性的要求。     

基于FPGA的高动态三阶锁相环设计与实现

根据FPGA的特点和锁相环的基本原理,提出一种适用于高动态扩频信号跟踪的锁相环数字模型,分析不同参数对锁相环跟踪性能的影响,得出不同情况下参数设定的基本准则。通过仿真结果表明,该环在加性高斯白噪声信道下具有较好的跟踪性能。     

一种单相锁相环的数字实现

分析了单相并网系统锁相环的基本原理和特性。介绍了一种基于二阶广义积分器构造α,β静止坐标系下的电压矢量方法。参照三相并网系统基于α,β静止坐标系到d,q同步旋转坐标系的数字锁相环原理,实现了基于虚拟两相直角坐标系的数字锁相环控制。采用同步采样技术抑制电网频率波动对该方法的影响,提高数字锁相环工作的频率范围。利用Matlab软件对电网电压频率、相位角的突变、谐波注入等参数变化的影响做了仿真研究。在此基础上,搭建了以TMS320F28015DSP为控制核心的实验装置,仿真实验结果表明,该锁相环可以很好地跟踪系统频率的变化从而实现相位的锁定。     

基于广义积分器的电力单相锁相环研究

针对目前软件锁相环技术存在锁相误差及滤波延时的不足,笔者基于瞬时无功理论的单相锁相环技术,提出一种通过二阶广义积分器来构造正交信号的方法.并对输入电压存在直流分量的情况下,分析了正交电压分量输出的偏移情况,设计一个前馈低通滤波器后,性能有了明显的改善.最后通过在PSCAD/EMTDC中单相可控并联无功补偿(TCPC)系...     

基于FPGA的二阶广义积分器锁相环研究与实现

为了解决三相电网电压存在谐波、不对称分量和频率变动的复杂情况锁相问题,通过二阶广义积分器(SOGI)原理构建自适应滤波器,采用对称分量法提取基频信号中的正序分量,再变换到旋转坐标系下,通过PI整定出电网基频信号正序分量的频率,最后由积分得到角度信息。针对传统SOGI结构两相正交信号发生器使用同一个系数的缺点,提出一种改进方案,并阐述了现场可编程门阵列(FPGA)的实现方法,最终实验验证了该改进方案的正确性。     

基于改进瞬时无功理论的单相锁相环

对基于瞬时无功理论的单相锁相环进行了分析,在此基础上将改进瞬时无功理论应用在单相锁相环中.该锁相环采用滞后90°的方法在单相系统中构造出虚拟的两相电压和电流,同时将瞬时功率作为给定,通过PI环节的调节作用达到锁相的目的.仿真和实验结果均验证了该算法可以有效提高锁相精度并对电压畸变有较强的抑制作用,因此适用于实际的单相系统.     

基于FPGA的64 kbit/s通信误码生成仪

介绍了利用FPGA实现64 kbit/s通信误码生成仪的具体实现方法,即为减轻CPU的工作负担,利用FPGA和SDRAM芯片IS61LV5128实现64 kbit/s信号的时延、在64 kbit/s信号中添加随机误码、连续误码的实现方法,利用FPGA实现从信号中提取时钟的锁相环电路的设计方法。利用ARM7的数据处理能力和FPGA并行处理能力相结合,适用于实时性要求高的场合,是一种实时信号处理新的实现方法的探索。     

基于内模控制的单相锁相环研究

针对目前数字锁相环技术存在锁相精度不足和滤波延时时间长的问题,在改进瞬时无功理论锁相的基础上,提出了一种基于内模控制的方法。同时,通过二阶广义积分器来构造正交信号,并分析了当输入电压存在直流分量时,正交电压分量输出的偏移情况,设计了一个前馈低通滤波器,系统性能改善明显。建立了一个单相可控并联无功补偿(TCPC)系统的仿真模型,仿真和实验结果表明,该方案可以有效提高锁相精度和抑制波形畸变,系统鲁棒性增强。     

改进的通用异步串行电路设计及其FPGA实现

为了满足大型多路数传系统中需要高稳定性高精度的串行数据通信的要求,本文提出了一种10倍于输入速率的频率进行采样的方法,有效地解决了实际应用中会遇到的带有毛刺的输入数据的起始位的判定问题.同时,利用VHDL设计出了相应的异步串行通信的电路,可灵活地改变串行通信的波特率.整个串行通信系统通过FPGA进行实现,并将其作为多路数据传输系统的接收和发送端进行长时间的测试.整个多路数传系统工作稳定,证明了这种方法具有较高的可靠性和灵活性.     

基于FPGA的改进型全数字锁相环的设计

针对脉冲密度调制技术调节谐振逆变器输出功率时系统易失锁的问题,提出了一种改进型全数字锁相环,详细分析了这种全数字锁相环的工作原理。利用通用的现场可编程门阵列器件(FPGA)实现改进型全数字锁相环的片上系统设计。最后通过仿真和实验证明,对于不同频率的跟踪信号,当起始相位误差约为最大值180°时经过10~11个输入信号周期系统就可以快速而准确的锁定。而当负载电流降至很小的值时改进锁相环的采样保持电路能够保证逆变器工作在谐振频率点附近,从而避免失锁。     

一种基于锁相同步与滑窗迭代DFT的电力有源滤波器的设计与实现

电力有源滤波器APF（Active Power Filter）的动态补偿要求能够准确、实时地检测出电网中瞬态变化的畸变电流。首先提出了一种基于硬件锁相同步的滑窗迭代DFT谐波检测方法,该算法通过硬件锁相同步,可大大减小DFT在非同步采样时带来的误差。然后完成了一个基于上述算法的适用于低压配电系统的并联型APF的设计。仿真实验结果表明了该方法的可行性。     

基于FPGA实现的变PI参数全数字锁相环

提出了一种变比例积分(PI)参数的全数字锁相环。与传统数字锁相环相比,该锁相环可根据相位误差的大小,自动调整PI参数,在保证系统稳定的前提下,提高了锁相的速度;同时由于环路采用比例积分控制,锁相环稳态无静差,输出抖动小。对提出的全数字锁相环进行了理论分析,并通过Quartus II软件仿真和现场可编程门阵列(FPGA)的硬件实验对该锁相环的性能进行了验证。实验表明,该数字锁相环锁相范围大、速度快、精度高,可用于有快速同步需求的场合,如新能源并网控制、脉宽调制整流器(PWM)。     

基于FPGA的APF控制器的硬件结构优化

提出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的并联型有源电力滤波器（SAPF）的控制器方案。通过简化算法,使用运算强度简化、折叠结构和流水线等方式优化了控制器的硬件结构和工作频率,并详细讨论了基于同步旋转坐标变换、无限冲击响应（IIR）低通滤波器、三相锁相环和滞环电流跟踪控制的结构设计与优化。全部控制算法在单片FPGA中用硬件描述语言VerilogHDL实现。样机实验结果表明系统的动静态性能都较好,满足高性能SAPF对控制器实时性和准确性的要求。     

基于FPGA的全数字锁相环的复频域分析与实现

模拟锁相环在高频场合存在稳定性差和抗干扰能力弱的问题,导致其应用受到限制,而全数字锁相环不存在这些问题,因此设计一种全数字锁相环用于高频场合是必要的。通过分析触发器型全数字锁相环的工作原理,建立了复频域数学模型,并以此分析了锁相环的全局稳定性和动态响应,提出了模型中各参数的约束条件。采用Xilinx ISim仿真和FPGA硬件实现的方法设计了一种全数字锁相环,结果表明该锁相环具有锁相范围宽、动态响应快和稳态误差小的特点,具有一定的应用价值。     

基于单二阶广义积分器的三相数字锁相环设计

在一些与电网三相电压相关联的电力电子设备中,获得电网电压实时基波相位是非常重要的。针对电网出现三相电压不平衡的情况,提出了一种基于单二阶广义积分器的三相数字锁相环的设计方案,并通过Matlab/Simulink进行仿真,仿真结果验证了锁相环在电网三相跌落而出现三相电压不平衡时,仍可以准确跟踪三相电网相位。设计方案原理清晰,结构简单,易于实现。可以很方便的移植到FPGA中,构成全硬件集成锁相环;也可以移植到DSP中,构成全软件锁相环。     

基于非线性PI控制器的三相锁相环实现

三相锁相环作为电力系统中相位跟踪的一个重要元件,为提高常规PI控制方式锁相环的相位跟踪精度及速度,提出了一种可变增益非线性PI控制方式的三相锁相环实现方法。分析了非线性PI控制方式的三相锁相环工作原理和非线性控制器的设计方法。基于Matlab/Simulink的仿真结果显示,在对称三相、不对称三相和对称三相频率突变时,非线性PI控制器的比例增益及积分增益能够按照偏差信号的变化进行自动调整,比常规PI控制方式的锁相环跟踪速度更快、跟踪精度更高,能够很好地满足有源电力滤波器对谐波检测的高精度和实时性的要求。     

基于电网不平衡APF系统新型锁相环的研究

此处提出了一种改进的三相低通陷波器(LPN)锁相环(PLL)方法,该方法基于Clarke交换和Park变换,通过LPN滤波器,从而消除电网不平衡电压中的零序和负序分量。详细分析了单相LPN-PLL方法在电网不平衡条件下无法准确得到基波正序电压相位的原因及单相LPN-PLL相位偏差对i_p-i_q谐波检测的影响。详细分析了所提三相LPN-PLL的原理及所选滤波器的截止频率对三相LPN-PLL性能的影响和三相LPN-PLL的动态性能。通过仿真和实验分别验证了所提出的三相LPN-PLL方法能较好地检测出基波正序相位。将其应用到有源电力滤波器(APF)系统中,通过采用i_p-i_q谐波检测方法,能达到较好的补偿效果。