锁相环

原理

众所周知，三相电的锁相环只需要进行Clark变换和Park变换得到dq分量，进行PI运算就可以轻松的完成锁相，这里就不简述Clark变换和Park变换了，网上一搜一大把资料，在此简单阐述

锁相环的原理：

锁相环就是讲ABC三相通过clark变换和Park变换转换成dq分量，通过dq来进行锁相，锁相环框图如下

clark变换：将abc 变换到静止的αβ 坐标系下。

设ABC三相电压为：

通过U=x+ac+a^c变换合成矢量为

如图所示，将它们投影到αβ轴上，有
Clark transformation 3s−2s（仅考虑三相三线制情形，零序分量被忽略，详细推导可参考陈伯时《电力拖动自动控制系统-运动控制系统》第三版 P263）

Park变换：将abc 变换到旋转的 dq 坐标系下

clark变换到park变换

变换矩阵为

仿真

源码

主要代码

//
// Included Files
//
#include <math.h>
#include "Interrupt.h"/* ABC电压值变量定义  */
FLOAT32 g_f32Ua;
FLOAT32 g_f32Ub;
FLOAT32 g_f32Uc;typedef struct STRUCT_SPLL
{/* input data */FLOAT32 g_f32VoltD;FLOAT32 g_f32VoltQ;FLOAT32 g_f32Theta;/* output data */FLOAT32 g_f32SinWT;FLOAT32 g_f32CosWT;/* parameter */FLOAT32 g_f32VoltAlpha;FLOAT32 g_f32VoltBeta;PI_CONTROL_STRUCT PllLoop;
}ST_SPLL;
/* 锁相环PI控制    */
#define PLL_MAX_OUT     2000
#define PLL_MIN_OUT    -2000#define PLL_KP          48.0 * 2.0//12       // 0.3
#define PLL_KI          0.1 * 2.0//0.04    // 0.001ST_SPLL g_stSpll = {0};UINT16 g_u16VoltageIndex = 0;
UINT16 g_u16SendFlag = 0;
FLOAT32 g_f32VoltageSample[3] = {0};void ISR_APP_ThreePhaseSPLL(ST_SPLL *t_spll, const FLOAT32 *VABC, UINT32 Ts);//中断频率50k
#pragma CODE_SECTION(ISR_InterruptTask, ".TI.ramfunc");
__interrupt void ISR_InterruptTask(void)
{g_u16VoltageIndex++;if(g_u16VoltageIndex > 1000)g_u16VoltageIndex = 0;g_f32VoltageSample[0] = sinf(2 * M_PI * 100 / 1000 * g_u16VoltageIndex);//模拟输出A相电压,可由adc采样值替换g_f32VoltageSample[1] = sinf(2 * M_PI * 100 / 1000 * g_u16VoltageIndex - 2*M_PI/3.0f);//模拟输出B相电压g_f32VoltageSample[2] = sinf(2 * M_PI * 100 / 1000 * g_u16VoltageIndex + 2*M_PI/3.0f);//模拟输出C相电压g_f32Ua = g_f32VoltageSample[0];g_f32Ub = g_f32VoltageSample[1];g_f32Uc = g_f32VoltageSample[2];ISR_APP_ThreePhaseSPLL(&g_stSpll, g_f32VoltageSample, 1000);//锁相环函数}void APP_InitSpll(ST_SPLL *t_spll)
{t_spll->g_f32VoltD = 0;t_spll->g_f32VoltQ = 0;t_spll->g_f32Theta = 0;/* output data */t_spll->g_f32SinWT = 0;t_spll->g_f32CosWT = 0;/* parameter */t_spll->g_f32VoltAlpha = 0;t_spll->g_f32VoltBeta = 0;t_spll->PllLoop.m_u16CtrFlg = INCREMENTAL_CONTROL;     /* 增量式PI控制标志  */t_spll->PllLoop.m_f32Ref = 0;                           /* 给定                       */t_spll->PllLoop.m_f32Fed = 0;                         /* 反馈                       */t_spll->PllLoop.m_f32Err = 0;                         /* 误差                       */t_spll->PllLoop.m_f32ErrPre = 0;                      /* 前拍误差                */t_spll->PllLoop.m_f32Kp = PLL_KP;                      /* 比例参数                 */t_spll->PllLoop.m_f32Ki = PLL_KI;                     /* 积分参数                 */t_spll->PllLoop.m_f32Acc = 0;                         /* 积分累加               */t_spll->PllLoop.m_f32LoopOut = 0;                       /* 输出                       */t_spll->PllLoop.m_f32KiMaxACC = PLL_MAX_OUT;              /* 积分累加最大限幅  */t_spll->PllLoop.m_f32KiMinACC = PLL_MIN_OUT;             /* 积分累加最小限幅  */t_spll->PllLoop.m_f32MaxOutput = PLL_MAX_OUT;            /* 输出最大限幅           */t_spll->PllLoop.m_f32MinOutput = PLL_MIN_OUT;             /* 输出最小限幅           */
}
#pragma CODE_SECTION(ISR_APP_ABC2ab, ".TI.ramfunc");
void ISR_APP_ThreePhaseSPLL(ST_SPLL *t_spll, const FLOAT32 *VABC, UINT32 Ts)
{FLOAT32 t_f32TempValue = 0;t_spll->g_f32VoltAlpha = 0.6666667f * (VABC[0]-(0.5f*VABC[1])-(0.5*VABC[2]));//Clark变换t_spll->g_f32VoltBeta = 0.6666667f*(((sqrtf(3)/2)*VABC[1])-((sqrtf(3)/2)*VABC[2]));#if 0                       //开环theta = 2 * M_PI * 50;#endif//Park变换t_spll->g_f32VoltD = t_spll->g_f32CosWT * t_spll->g_f32VoltAlpha + t_spll->g_f32SinWT * t_spll->g_f32VoltBeta;t_spll->g_f32VoltQ = -t_spll->g_f32SinWT * t_spll->g_f32VoltAlpha + t_spll->g_f32CosWT * t_spll->g_f32VoltBeta;//锁相环环路计算t_spll->PllLoop.m_f32Ref = t_spll->g_f32VoltD;//0;t_spll->PllLoop.m_f32Fed = 0;//t_spll->g_f32VoltD;t_spll->PllLoop.m_f32Err = t_spll->PllLoop.m_f32Ref - t_spll->PllLoop.m_f32Fed;t_f32TempValue = t_spll->PllLoop.m_f32Ki * t_spll->PllLoop.m_f32Err;                              /* 积分计算  */t_f32TempValue += t_spll->PllLoop.m_f32Kp * (t_spll->PllLoop.m_f32Err - t_spll->PllLoop.m_f32ErrPre);          /* 比例计算  */t_spll->PllLoop.m_f32LoopOut += t_f32TempValue;/* 增量运算  */t_spll->PllLoop.m_f32ErrPre = t_spll->PllLoop.m_f32Err;if (t_spll->PllLoop.m_f32LoopOut > t_spll->PllLoop.m_f32MaxOutput)                                    /* 输出限幅   */{t_spll->PllLoop.m_f32LoopOut = t_spll->PllLoop.m_f32MaxOutput;}if (t_spll->PllLoop.m_f32LoopOut < t_spll->PllLoop.m_f32MinOutput){t_spll->PllLoop.m_f32LoopOut = t_spll->PllLoop.m_f32MinOutput;}t_spll->g_f32Theta += (t_spll->PllLoop.m_f32LoopOut / Ts);//环路输出即为w，需要t积分if(t_spll->g_f32Theta > (2 * M_PI)){t_spll->g_f32Theta = t_spll->g_f32Theta - (2 * M_PI);}if(t_spll->g_f32Theta < 0){t_spll->g_f32Theta = t_spll->g_f32Theta + (2 * M_PI);}t_spll->g_f32SinWT = sinf(t_spll->g_f32Theta);t_spll->g_f32CosWT = cosf(t_spll->g_f32Theta);
}//
// End of File
//

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