基于自适应滑模观测器的新型快速锁相环设计

李 海，杨小柳

（1.中山职业技术学院机电工程学院，中山 528404；2.贵州大学电气工程学院，贵阳 550025）

对于电网电压频率和相位检测问题，学者们提出了各类锁相环PLL（phase-locked loop）方案[1-12]，技术途径有PI 调节器[4]、离散傅里叶变换[5]、复数滤波器[6]、正负序分离算法[7]、卡尔曼滤波器[8]、自适应陷波滤波器[9]和加权或递归最小二乘算法[10-12]等。其中最小二乘算法由于需进行矩阵求逆运算，计算量大，故实用性一般；卡尔曼滤波器虽然锁相效果很好，但是参数估计复杂，且需事先处理协方差矩阵，运算过程中也存在矩阵求逆，而n 阶矩阵求逆需进行n3次乘除运算或n3-2n2+n 次加减运算，这对计算芯片要求较高。

传统PLL 方案具有结构简单和计算负担小等优点，得到广泛使用[13]。传统PLL 在电网正常条件下的锁相性能很好，但实现快速动态响则是以牺牲干扰抑制能力为代价的，而且在相位或频率闪变不确定和扰动情况下，锁相性能严重下降。为了克服这些限制，针对传统PLL 的改进方案有诸多报道，改进措施主要施加在传统PLL 的相位检测部分中。文献[14]提出了一种增强型PLL，在相位检测部分使用直流偏移积分器以消除输入直流偏移，使用延时滤波器以消除输入谐波和不平衡的影响，但滤波会引入延迟，从而影响最终的动态性能；文献[15]实现了一种相位和频率检测解耦的快速PLL，增设了前置滤波以提高锁相快速性，但滤波模块造成的相位误差需要进行补偿；文献[16-17]设计了一种基于二阶广义积分器SOGI（second-order generalized integrator）的PLL，通过使用2 个自适应权重系数来改善增强型PLL 的动态性能，然而其包含Park 变换及其逆变换，计算量较大，同时相位检测部分使用了低通滤波器，动态响应减缓；……