全数字无线电能传输频率跟踪控制方法

针对无线电能传输过程中传输功率和传输效率问题,考虑到频率失谐控制策略,通过分析全数字锁相环的结构和数学模型,改进了传统的全数字锁相环,基于FPGA设计一种具有动态分频和动态时滞功能的自适应模值全数字锁相环,并提出一种全数字频率跟踪控制方法.为保证系统工作效率,设计的全数字锁相环可以对系统阻抗角进行控制,使系统在不同工况...     

自采样比例积分控制全数字锁相环的性能分析和实现

提出了一种基于自采样比例积分（PI）控制的全数字锁相环（ADPLL）,并对该锁相环进行了详细的理论分析和仿真验证,最后用现场可编程逻辑器件（FPGA）予以实现.由于采用了自采样比例积分控制策略,使该锁相环在不同的锁频点具有几乎相同形式的传递函数,有利于理论分析和环路设计.理论分析、仿真验证和试验结果都表明该全数字锁相环具有环路参数设计简单、跟踪范围广、跟踪速度快、系统稳定性好、控制灵活等优点.该设计方案可以作为一个子系统或功能模块用来构成片上系统（SoC）,用以提高控制系统的可靠性、简化系统的硬件结构.     

基于周期控制的逆变器全数字锁相环的实现和参数设计

研究了一种基于周期控制的逆变器全数字锁相环的建模和参数设计。传统过零鉴相锁相环虽然实现简单，但同步信号在含有谐波、毛刺情况下会存在多个过零点，以致锁相失败。为了解决这一问题，该文提出了基于离散傅里叶变换鉴相的全数字锁相环。离散傅里叶变换可以从任意信号中抽取基准频率倍频次信号的相位、频率和幅值，可以解决谐波对外同步信号的影响，从而实现周期控制锁相环对谐波的识别。该文给出了其数字域模型和参数设计方法，仿真和实验证实了该方法的可行性。     

基于FPGA的磁耦合谐振式无线电能传输频率跟踪控制

磁耦合谐振式无线电能传输是无线电能传输领域的研究热点,保持系统工作在谐振频率是磁耦合谐振式无线电能传输的关键技术之一。为了解决磁耦合谐振式无线电能传输系统在工作过程中的谐振失谐问题,本文从理论上分析系统的失谐机理,提出基于自适应PI控制的可变模全数字锁相环的频率跟踪控制方法;建立基于PI控制的全数字锁相环的数学模型,分析PI控制参数对系统性能的影响;设计出一种对全数字锁相环的PI控制参数进行自适应调节且兼顾跟踪控制的速度和精度的自适应控制器;利用FPGA实现所提出的全数字锁相环;仿真结果表明,该全数字锁相环能够较好地实现相位和频率的跟踪功能;最后,在实验样机上进行验证,结果表明该方法可以在谐振频率变化时完成对频率的快速跟踪,使系统工作在谐振状态。     

基于FPGA实现的可变模全数字锁相环

提出了一种可变模全数字锁相环。与传统的全数字锁相环相比,该锁相环采用可变模分频器,使得中心频率可变,锁相范围增大;通过前馈回路进行鉴频调频,提高了锁相速度;同时其环路滤波器采用比例积分结构,使得锁相输出无静差,输出抖动减小。本文对提出的全数字锁相环建立了小信号模型,从理论上分析了该锁相环的性能以及控制参数对锁相环性能的影响,通过基于QuartusⅡ的软件仿真和基于FPGA的硬件实验对该全数字锁相环的性能进行了验证。结果表明,该全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应用场合,如电网频率监测和并网变频器控制。     

正过零鉴相全数字逆变器锁相环建模研究

研究了基于周期控制的正过零鉴相全数字逆变器中全数字锁相环的建模和参数设计.由于过零鉴相锁相环实现起来简单,方便,成本低,故已大量用于逆变电源等许多场合.长期以来,这种锁相方法的参数选取是通过试凑和经验选择的,在性能分析上没有完善的理论指导和精确的模型分析.为此,对TMS320F240过零时间检测鉴相的全数字锁相环进行了精确建模,给出了等效模型参数的设计方法.通过仿真和实验证实了该模型的正确性和设计方法的可行性.     

基于微分环节的单相锁相环方法

该文针对单相并网系统提出了一种基于微分环节的锁相环方法。将微分环节与二阶滤波环节相结合所构造出的正交信号发生器,能有效地抑制谐波,且不依赖于频率反馈。通过采用两个微分环节能够实现精确的鉴相,进而通过合理设计参数可以实现性能优良的锁相环。该文首先建立了锁相环的数学模型,接着对其性能进行了详细论证。最后,研究了数字算法的实现,并针对离散化过程所带来的误差进行了补偿。该文基于Matlab/Simulink完成了锁相环的仿真,并通过数字信号处理(digital signal processor,DSP)完成了相关实验。仿真与实验结果表明,该文提出的锁相环具有很好的谐波滤除能力及动态性能。该锁相环方法适用于各种单相并网系统。     

基于延时环节的串联谐振逆变器锁相控制研究

锁相控制是谐振式逆变器控制电路的重要组成部分,通过建立串联谐振逆变器锁相环的数学模型,理论上分析了加入延时环节后锁相环系统稳定的条件,并对其动态响应性能进行了仿真分析。针对负载在加热过程中频率升高的现象,提出了一种动态延时的锁相控制方法,仿真和试验结果表明,该控制方法能够加快锁相控制的动态响应速度并保持负载功率因数角的恒定,提高了锁相控制性能。     

陀螺飞轮的锁相环稳速控制

针对PID与积分分离等控制方法难以控制高稳速陀螺飞轮问题,以一台陀螺飞轮电机为例,依据锁相环基本工作原理与以往给出的3状态锁相环数学模型,建立了基于10状态锁相环飞轮控制系统数学模型,在Matlab平台上搭建了3状态与10状态数字逻辑锁相环飞轮控制系统仿真模型,最后构建了基于10状态锁相环集成芯片UC3633的无刷直流电机控制系统硬件.通过仿真和实验表明:系统可锁定在732.0 r/min,915.5 r/min两个给定转速上,系统速度稳态误差小于0.1%.与理论分析相吻合;10状态数字鉴相器在稳速陀螺飞轮控制系统中的应用优于3状态数字鉴相器.     

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。     

光伏组件逆变器控制系统设计

设计了一种光伏组件逆变器控制系统,控制系统由最大功率点追踪、孤岛检测、数字锁相环、电流控制环等构成,实验样机测试表明,该控制系统控制性能良好,逆变器能够成功并网运行.     

基于IGBT倍频式180kHz感应加热电源研究

研究了一种基于IGBT的倍频式180 kHz感应加热电源.给出了基于IGBT的主电路拓扑结构.分析了其控制原理,设计了以TMS320F2812型DSP为核心的控制电路,实现了系统的数字控制和数字锁相环(Digital Phase-Locked Loop,简称DPLL)频率跟踪,满足了系统控制的实时性和灵活性.实验结果证明,逆变器可以在180 kHz的频率下工作,实现了频率跟踪和开关器件的软开关.     

光伏并网逆变器空间电压矢量双滞环电流控制新策略

提出了一种适用于三相光伏并网逆变器的双滞环电流控制改进算法。根据逆变器线电流与功率器件开关状态的关系,对线电流实行解耦控制,利用双滞环来判断参考空间电压矢量的位置,结合锁相环电路对输出的开关状态进行检测,构成频率闭环控制。最后利用Matlab/Simulink工具箱和3 kW实验平台对双滞环控制算法进行验证。结果表明,该算法保留了传统滞环控制电流跟踪响应快、有限流能力的优点,同时也有效地克服了开关频率变化不固定、开关损耗较大等问题。     

无互联线逆变器并联系统中数字锁相环的设计

逆变器并联的前提条件之一是必须保证各单台逆变器之间频率、相位和幅值的基本相同.逆变器并联时的初始同相位和同频率是通过锁相环来保证的.在此分析了传统数字锁相环用于无互联线逆变器并联的不利影响;基于全数字逆变器,提出了一种新的软件锁相环控制方案.采用DSP的捕获功能和改变计时器的周期值可快速、平稳地实现单台逆变器对并联交流母线相位和频率的跟踪.     

电网电压不平衡下燃料电池并网逆变器功率控制

基于参考指令变更的三相并网逆变器功率控制方法,通过调节影响功率波动的参考指令内的谐波分量可以实现逆变器电流质量和功率波动间协调控制,但不能实现三相电压不平衡下负序交流分量的无静差调整。针对此问题,提出了三相电压不平衡下燃料电池三相并网逆变器功率控制方法,构建了燃料电池三相并网逆变器电路拓扑结构。在此基础上采用无锁相环直接功率控制方法,采用全通滤波器对并网逆变器电路中的电压和电流基波分量进行90°相移,消除2倍频的负序交流分量,实现并网逆变器有功功率和无功功率的有效控制。仿真结果证明,所提方法控制的并网逆变器进网电流谐波含量为0.33%,输出电流正弦度较高,电网电压不平衡状态下仍能坚持对电流进行控制。该方法功率控制效果好,具有较强的安全性。     

基于C-MEX建模的全数字单相并网逆变器的研究

介绍了一种基于Matlab中C-MEX建模的全数字单相并网逆变器的研制方法。在Matlab环境下由分立器件搭建主电路,由C-MEX进行建模,整机开发手段采用C语言源代码编译,可直接移植入嵌入式开发平台,有效提高开发效率。整机直流侧MPPT采用扰动观测法,交流侧采用电压外环、电流内环的控制方式,其中亦包含了直流偏磁抑制方法、虚拟单相锁相环以及PR调节等控制方法。最后在该仿真建模的基础上,研制了一台3 kW的单相光伏并网逆变器,将C-MEX中的C源代码移植入DSP嵌入式开发平台,经试验测试,验证了该仿真建模的正确性及该开发模式的优越性。     

基于FPGA的智能数字锁相环实现

分析了数字锁相环路的基本原理及实现过程,论述了一种利用FPGA器件中的锁相环部分来实现高精度数字锁相的方法,具有可编程性、线路简单、捕捉速度快以及跟踪精度高等特点,并通过仿真对结果进行了验证。     

数字锁相技术在逆变器并联系统中的应用

逆变器并联系统中各模块输出电压的频率、相位应时刻保持一致,这样才能保证并联系统的安全运行.针对输出母线电压频率可变(300～500 Hz)的并联系统,研究了采用TMS320F240型数字信号处理器(DSP)实现锁相的锁相环原理和方法;给出了硬件实现电路及算法流程图.实验结果验证了该方案的可行性和有效性.     

基于单片机的1kW多级型光伏逆变器的研究

研究了1 kW多级型光伏逆变电源。前级使用Buck电路来实现最大功率跟踪（MPPT）;中间推挽电路采用SG3525来控制。针对传统的单电压控制的逆变电源在非线性负载时,输出波形畸变严重、谐波含量大的缺点,提出逆变部分电容电压、电容电流双闭环控制策略,利用单片机实现了数字PI控制。试验验证了多级型光伏逆变器的实用性。     

F28335DSP控制双向Buck型高频环节逆变器

本文主要研究了以桥式-周波变换器为主电路拓扑、DSP为主控制芯片的高频环节逆变器。阐述了移相SPWM调制原理和控制方法,并介绍了基于DSP该控制策略的实现方案,应用PSIM软件对系统进行了数字仿真并搭建了原理试验装置,最后给出了仿真及原理实验波形。研究结果表明,数字控制下该变换器具有良好的静、动态性能,波形质量好,总谐波畸变率THD小,电压环跟随特性好。