基于单片机的UPS数字化锁相技术

文章摘要： 2.2 数字锁相方法 对采用SPWM 控制的逆变器，可固定载波比N(N=fc/f1)，通过改变三角载波周期Tc，即频率fc，可改变输出的交流电压基波频率f1。这里正是采用这种方法来调节逆变器的输出电压和输出频率，从而相应地调节相位，以完成逆变器输出频率的相位跟踪市电的锁相过程。在图3中，若Td ，则uoi的相位超前ub，需要增大逆变器的输出载波周期T1PR值；反之若Td>T/2，则uoi的相位滞后ub，需要减小逆变器的输出载波周期T1PR值，直至Td在允许范围内，即实现了锁相。 为了实现对电网电压、频率和相位的跟踪，可利用一个比较器进行过零检测，以提高抗干扰能力及保证检测的快速性，工程

基于单片机的UPS数字化锁相技术,标签：单片机开发,单片机原理,单片机教程,http://www.88dzw.com

2.2 数字锁相方法

对采用SPWM 控制的逆变器，可固定载波比N(N=fc/f1)，通过改变三角载波周期Tc，即频率fc，可改变输出的交流电压基波频率f1。这里正是采用这种方法来调节逆变器的输出电压和输出频率，从而相应地调节相位，以完成逆变器输出频率的相位跟踪市电的锁相过程。在图3中，若Td ，则uoi的相位超前ub，需要增大逆变器的输出载波周期T1PR值；反之若Td>T/2，则uoi的相位滞后ub，需要减小逆变器的输出载波周期T1PR值，直至Td在允许范围内，即实现了锁相。

为了实现对电网电压、频率和相位的跟踪，可利用一个比较器进行过零检测，以提高抗干扰能力及保证检测的快速性，工程上所用的比较器一般为滞环比较器。图4示出过零检测滞环比较器电路及其输出波形。

为了实现锁相，程序中采用了一个单增模式计数器，计数溢出后自动清零，由单片机的定时器TA来充当。同时设定两个寄存器ophs和kx。当逆变器的输出电压上升沿发生触发中断时，将捕获通道的计数值赋给ophs；同理，当ub中断时，将捕获通道的计数值赋给kx，两值相减即为相位差。

2.3 数字锁相环路传函

在数字锁相控制中，图1的环路滤波器用比例积分环节替代，压控振荡器变成数控振荡器，并通过相位累加器予以实现。改变uoi的相位，以跟踪输入电压的相位是非常困难的，因此在实际中一般通过改变逆变器的 频率来达到跟踪输入电压相位的目的。这里也正是采用这种方法来锁相的，所以逆变器可等效为纯积分环节。

为了保证稳态时逆变器跟踪电网相位的误差为零，环路滤波器采用分段式变PI调节器，PI调节器的传递函数表达式为：                                                     (1)

式中Kp,KI——比例环节和积分环节的系数

当采样周期很短时，映射到z域时有：                                                   (2)

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