[实用新型]二阶广义积分器电路和锁相环

说明书

技术领域

本实用新型涉及锁相技术，尤其涉及二阶广义积分器电路和锁相环。

背景技术

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(Single Synchronous Coordinate System Software Phase Locked Loop，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(Decoupled Double Synchronous Coordinate System Software Phase Locked Loop，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。

实用新型内容

本实用新型提供一种二阶广义积分器(Second Order Generalized Integrator，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。

本实用新型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。