[发明专利]一种锁相环及锁相方法

权利要求书

1.一种锁相环，采用双二阶广义积分器锁相模块，所述的双二阶广义积分器锁相模块包括Clark坐标系变换模块、QSG模块、PNSC模块和SRF-PLL模块；

其中，QSG模块为正交信号发生器，PNSC模块为正负序计算器，SRF-PLL模块为同步旋转坐标系PLL模块；

其特征在于，还包括与双二阶广义积分器锁相模块相连的HE模块和AFRC模块；

所述HE模块为谐波消除模块，所述AFRC模块为参考角频率计算模块；

所述HE模块的输出端与所述SRF-PLL中的PI模块的输出端相连；

(1)Clark坐标系变换模块

所述Clark坐标系变换模块用于通过Clark坐标变换矩阵T_abc-αβ将三相静止坐标系下的三相电网电压v_a、v_b和v_c变换为两相静止坐标系电压v_α和v_β，变换公式为：

其中，

(2)QSG模块

所述QSG模块包括2个D(s)和2个Q(s)，D(s)和Q(s)均为二阶广义积分器；D(s)和Q(s)的传递函数分别为：

QSG模块的输入量为v_α和v_β，输出量为v_αx、v_αy、v_βx和v_βy；

其中，第一个D(s)和第一个Q(s)的输入量均为v_α，第一个D(s)和第一个Q(s)的输出量分别为v_αx和v_αy；

其中，第二个D(s)和第二个Q(s)的输入量均为v_β，第二个D(s)和第二个Q(s)的输出量分别为v_βx和v_βy；

ω_p是SRF-PLL模块测得的电网电压角频率输出值，k为阻尼因子，s为复自变量，s＝jω，ω代表实时测得的电网电压角频率，是D(s)和Q(s)自变量；

(3)PNSC模块

所述QSG模块输出的两对正交信号传递给PNSC模块，经过PNSC模块后得到所需要的基波正序分量和

所述PNSC模块的特征方程如下：

其中，和为基波负序分量；

(4)SRF-PLL模块

所述SRF-PLL模块用于跟踪电网电压；

所述HE模块采用Q轴6次比例谐振控制器，其传递函数为：

其中，K_PR、K_IR分别是Q轴6次比例谐振控制器的比例和积分系数；

所述AFRC模块用于计算参考角频率ω_r，计算过程如下：

步骤A：利用定时器中断DSP，观测a相电压v_a幅值是否过零点，是否满足条件：

u_a(k-1)<＝0，u_a(k)>＝0

若满足，则令计数值N_temp1＝1，N_temp4＝N_temp2，进入步骤D；否则，进入步骤B；

步骤B：判断a相电压第k-1个采样点和第k个采样点是否满足条件：

u_a(k-1)>0，u_a(k)>0

若满足，则令N_temp1＝N_temp1+1，等待下一次中断；否则，进入步骤C；

步骤C：判断a相电压第k-1个采样点和第k个采样点是否满足条件：

u_a(k-1)>＝0，u_a(k)<＝0

若满足，则令N_temp2＝1，N_temp3＝N_temp1，进入步骤D，否则，令N_temp2＝N_temp2+1，等待下一次中断；

步骤D：计算DSP控制周期内的采样数N_temp(k)：N_temp(k)＝N_temp3+N_temp4；

判断是否满足230＝<N_temp(k)<＝290，若满足，则进入步骤E，进行计数器优化，否则，退出当前中断，且发出警报，整个锁相环停止工作；

步骤E：判断f_s÷N_temp(k)的余数是否为零，若是，则令优化后的采样数为N_cur(k)＝N_temp(k)，进入步骤I；否则，进入步骤F；

步骤F：判断N_temp(k)>＝N_temp(k-1)是否成立，若成立，则进入步骤A的条件判断，直到N_temp(k)>＝N_temp(k-1)不成立时，令N_ref(k)＝N_temp(k)+0.5，继续执行G，否则令N_ref(k)＝N_temp(k)+0.5，继续执行G；

步骤G：判断N_temp(k)与N_ref(k)的大小关系，若N_temp(k)<N_ref(k)，则N_cur(k)＝N_temp(k)+0.5，进入步骤I；否则，进入步骤H；

步骤H：若N_temp(k)>N_ref(k)，则N_cur(k)＝N_temp(k)-0.5，继续执行步骤I；否则，令N_cur(k)＝N_temp(k)，进入步骤I；

步骤I：计算参考角频率ω_r：ω_r＝2πf_s/N_cur(k)，f_s为采样频率，k表示通过定时器进行采样的第k个采样点；

步骤J：返回中断，等待下一次中断，进入步骤A；

其中，N_temp1、N_temp2、N_temp3及N_temp4均为a相电压的采样计数中间变量，N_temp(k)、N_ref(k)及N_cur(k)分别为对a相电压的第k次采样点对应的临时采样次数、参考采样次数及优化后的采样数。