鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)中相位和頻率緊密耦合,在電網(wǎng)處于干擾或短時故障工況下,同步頻率的波動直接影響鎖相的性能。基于假線性增強型鎖相環(huán)(pseudolinear enhanced phase-locked loop, PL-EPLL),提出了一種適時解除相位和頻率耦合的改進算法。該算法能夠在設(shè)計鎖頻范圍內(nèi),增強頻率同步的穩(wěn)定性和抗干擾能力,提高鎖相的動態(tài)性能。另外,針對PL-EPLL具有兩個相位鎖定狀態(tài)的特點,在算法實施上采用一種同步相位初始值優(yōu)化設(shè)置,在初始相位差較大的情況下能夠有效提高鎖相算法的啟動速度。最后,通過仿真和實驗驗證了改進算法的有效性。

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【部分圖文】：

圖1 PL-EPLL結(jié)構(gòu)

假線性增強型鎖相環(huán)PL-EPLL的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1中，v為輸入波形信號，v"為v的基波同步波形，e為波形誤差；記輸入信號相位初始值為θ0，有v=Usinθ=Usin（ωt+θ0),U，ω，θ分別為輸入信號基波的幅值、頻率和相位；A，ω"，θ"分別為同步幅值、同步頻率和同步....

圖2 LTI-EPLL伯德圖

其中，式（5）為同相波形v"對輸入信號v的傳遞函數(shù)；式（6）為正交相波形v"q對v的傳遞函數(shù)，二者的伯德圖由圖2給出。圖2表明，LTI-EPLL能夠同時完成同相和正交相的波形跟蹤，且具有一定的濾波能力。參數(shù)k越小，系統(tǒng)帶寬就越小，濾波能力越強；同時系統(tǒng)也會因為阻尼的減小導(dǎo)致更大的....

圖3 鎖相啟動的相位差收斂路徑示意圖

首先對PL-EPLL相位環(huán)路的鑒相器輸出值ecosθ"/A展開，有：式（7）的后兩項為高頻項。無論PL-EPLL系統(tǒng)進入哪一個鎖定狀態(tài)，高頻項總是收斂為0，對系統(tǒng)的收斂路徑?jīng)]有影響。因此，忽略兩項高頻項，有：

圖4 PL-EPLL啟動過程仿真波形（θ"0=π/2)

總體而言，常規(guī)方案的平均響應(yīng)時間為22.29ms，優(yōu)化方案則為20.21ms，啟動速度提升了大約10%。該結(jié)果表明，采用優(yōu)化設(shè)置方案的PL-EPLL能夠充分利用其具有兩個鎖定狀態(tài)的特點，選擇最短的收斂路徑，從而提高鎖相啟動的響應(yīng)速度。圖5兩種設(shè)置方案的啟動響應(yīng)性能對比

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