二阶锁相环非线性捕获和非线性跟踪性能研究

采用MATLAB软件,编制了求解描述二阶PLL非线性捕获的二阶非线性微分方程的程序,计算机自动绘制了相轨迹和时间响应图;求出了二阶PLL的捕获带随初始相差的变化关系曲线。

利用改进的二阶广义积分器锁相环诊断感应电机转子断条故障

当进行感应电机转子断条故障诊断时,定子电流中(1±2S)f0故障特征频率容易被基波频率淹没,采用故障特征频率进行转子故障诊断难以达到满意效果。为解决故障特征频率被淹没的问题,提出一种基于改进二阶广义积分器锁相环技术的基波消去故障诊断方法。首先构建以改进二阶广义积分器为核心的单相锁相环,自适应捕捉定子电流基波频率和幅值,然后重构定子电流基波成份,并分离出故障特征电流,最后对故障特征电流进行频谱分析,凸显故障特征频率。该方法能在电网电压频率波动情况下自适应捕捉定子电流基波成份,具有较好的抗干扰能力;而且不需要采集电压信号,节约硬件开销。实验结果表明:该方法能对转子故障进行有效诊断。

一种改进型基于二阶广义积分器锁相环的电网电压同步信号检测方法

针对基于双二阶广义积分器锁相环(Daul Second-Order General Integrator PLL,DSOGI-PLL)无法滤除直流分量和对低次谐波分量衰减能力较弱的问题,对DSOGI-PLL进行改进。通过在基于SOGI单元的移相电路中引入求差节点的方法来滤除直流分量;通过分析不同次数的谐波经过dq变换后的特点,采取平均滑动滤波(Moving Average Filtering,MAF)对谐波进行滤除。利用MATLAB 2019b软件搭建仿真模型,仿真结果表明,改进后的DSOGI-PLL能有效滤除电压中的直流分量和谐波分量,在电网电压受到扰动的情况下能快速准确地提取电网电压同步信息。

基于FPGA的数字Costas锁相环路的设计

介绍了应用EDA技术设计嵌入式全数字Costas锁相环路的方法.建立了连续域环路线性模型,给出环路方程,并利用连续域和离散的变换关系,即L aplace变换和Z变换的关系,由连续域环路的线性相位模型推导出了离散域环路的线性相位模型,由此来讨论二阶Costas环路在离散域实现方法,讨论了离散域中环路滤波器的传递函数及实现,讨论了DCO的离散设计方法及实现,并采用从逻辑电路的顶层到底层以及模块化的设计思想,用VHDL 编程语言,通过逻辑综合和仿真,可编程逻辑器件FPGA予以实现.

基于GNURadio的CMA盲均衡器和锁相环组合设计与实现

在分析Bussgang类恒模算法(Constant Modulus Algorithm,CMA)盲均衡基础上,使用改进型CMA结合二阶锁相环(PLL)的盲均衡方法,实现对MQAM(M=4,16,64)和MPSK(M=2,4,8)信号经过高斯噪声信道后发生的频率偏移和相位偏移的消除。组建了基于GNURadio和USRP软件无线电平台的CMA+PLL盲均衡处理模块。通过对MQAM和MPSK信号的测试,模块在噪声影响下对信号频率和相位偏移依然有良好的纠正性能,为使用软件无线电平台实时接收处理信号做好模块化验证。

谐波干扰下DSOGI-PLL锁相精确度优化策略

在系统电压畸变的条件下,并网逆变器通过双二阶广义积分器(dual second-order generalized integrator,DSOGI)锁相环提取基频信号,从而实现电压定向矢量控制。但是系统电压中常含有较高的低次谐波,此时DSOGI的滤波效果将不理想,锁相环提取的同步信号出现波动。通过建立DSOGI的复矢量模型,分析了传统DSOGI锁相环输出电压包含谐波机理。根据二阶广义积分器(second-order generalized integrator,SOGI)的正交特性,推导了正交消谐法消除谐波。该锁相环对DSOGI输出电压进行微分运算,利用谐波电压微分方法逐次消除系统电压中的各次谐波,实现对系统电压中基频电压的准确提取。仿真表明,在系统电压谐波含量较高时,改进后的锁相环能有效提取基波的相位。

形态滤波器结合DSOGI-PLL电压暂降检测法

电压暂降的快速检测是备用电源迅速投入电网的前提。为此,提出一种适用于备用电源无缝切换工作特性的电压暂降检测算法,以形态滤波器中的自适应复合形态滤波器对电压信号进行滤波,将滤波后的信号经过双二阶广义积分器锁相环处理实现三相不平衡电压的正、负序解耦,从而完成电压暂降的快速检测。仿真结果表明,检测时间小于6 ms,收敛性好,满足了速度性与实时性的要求。检测方法在并网和备用电源等方面有较大应用价值。

基于SOGI-PLL载波移相的机车谐波抑制技术

为了抑制机车四象限脉冲整流器在网侧产生的高频谐波,防止车网发生高次谐波共振,提出一种基于二阶广义积分器锁相环SOGI-PLL(second-order generalized integral phase-locked loop)载波移相控制策略。将锁相环输出的电网相位作为同步基准信号,针对网压频率异常波动,快速同步校正PWM载波周期,保证了各单元之间移相角的准确性,获得最优谐波对消效果。同时,该策略对电网谐波和幅值异常跳变不敏感,具有良好的抗干扰性和自适应性。最后通过半实物仿真和地面联调试验,验证了该策略的可行性和对谐波抑制的有效性。

水下数字语音通信系统的研究和实现

将相干水声通信技术和混合码激励线形预测语音编码技术相结合进行了研究,设计并实现了一个可应用于浅海水声信道的实时数字语音通信系统。系统针对语音编码数据的特点,根据语音数据对恢复话音重要程度的不同,采用分层的信道编码以减少总体冗余度提高系统传输效率,采用鲁棒的语音帧同步机制、引入缓存机制保证语音数据流的连续性以提高系统整体性能;采用基于信道估计的内嵌二阶锁相环分数间隔判决反馈均衡器以对抗水声信道多径的影响。对该系统进行的海试在6km和11km距离上成功地实现了较高质量(可分辨出不同说话人)的实时水下语音通信,海试结果表明该系统可以应用于半双工实时水下数字语音通信。

GPS软件接收机跟踪环路设计

GPS软件接收机跟踪环路的设计在环路参数与鉴相器选择上有很大空间。在分析GPS跟踪原理的基础上,对比码环与载波环不同鉴相器的性能,然后在不同环路参数下对跟踪效果进行了仿真比较,最后选择一组鉴相器并设计合适的环路参数,对实际采集的GPS中频信号进行跟踪,跟踪结果验证了设计环路的有效性。

水声通信中的时变多普勒补偿算法研究与仿真

在水声通信中,发射机与接收机之间的相对运动产生的多普勒效应,由于其时变性常常导致补偿时的采样内插发生错误,造成自适应均衡器的发散,使整个系统的性能严重下降。提出了一种时变多普勒补偿算法,算法采用一种内嵌二阶锁相环的判决反馈均衡器来估计跟踪时变多普勒变化并及时更新内插采样率,而不需要单独的估计环节。并基于上述方法设计了一种时变内插滤波器来完成多普勒的补偿。基于湖试数据的仿真结果表明该系统在通信距离达到15km,相对速度从0到6m/s变化,加速度为1m/s2时能很好的工作,并且数据率能达到4kb it/s,特别适合于水声相位相干通信的实时处理。

远程高速水声通信及实验研究

严重受限的带宽是导致目前远程水声通信系统数据率较低的主要原因,针对这一问题,提出了带宽利用率高的相位相干远程高速水声通信方法;利用8PSK和16QAM信号进行了远程(30km)海上实验研究,结果表明,采用内嵌二阶锁相环的自适应判决反馈均衡器接收机可消除慢变水声信道的影响,在距离为30km,误码率在10^(-3)内的条件下,数据率可达1200 bit/s和1600 bit/s。

适合于稀疏水声信道的低复杂度联合迭代均衡译码

浅海远程水声通信面临严重多径扩展、衰落以及低信噪比的挑战,为克服传统内嵌二阶锁相环的判决反馈均衡器结构在中低信噪比条件下性能较差的缺点,提高水声通信系统的可靠性,该文提出一种适合于稀疏水声信道的低复杂度联合迭代均衡译码方法.该方法以内嵌的二阶数字锁相环补偿Doppler造成的相位偏移,利用水声信道的稀疏特性进行均衡器系数更新,补偿多途效应产生的码间串扰,通过均衡器和译码器之间多次联合迭代交换软信息提高系统的BER性能.基于实测湖试信道条件进行了仿真,结果表明LC-JIED方法对于浅海远程稀疏水声信道十分有效,通过编码器与均衡器之间多次迭代交换软信息可大幅提高系统性能,适合于中低信噪比应用场合,具有广泛的应用前景.

PCM/FM遥测中频数字化接收机设计与实现

本文利用高速高精度数据采集、数字下变频DDC(Digital Downconversion)CORDIC(Coordinate RotationDigital Computer)数字鉴相、一阶差分鉴频和均匀采样二阶数字锁相环DPLL(Digital Phage—Locked Loop)去除多谱勒频率和载波频偏等技术完成了2MHz码速率10.7MHz中频频率的PCM/FM遥测中频数字化接收机设计,并给出了实现系统接收线性动态范围和不同输入信噪比条件输出信号波形的测试结果。测试结果表明,设计系统的接收线性动态范围可达50dB以上,而在输入信噪比≤7dB的情况下设计系统还可以正常工作。

电网故障时基于双输入SOGI-FLL的新型电网快速同步方法

为了提高电网故障时三相电压不平衡、畸变及频率闪变等异常情况下的网侧变流器与电网的同步速度,本文在传统SOGI-FLL电网同步方法的基础上,首次提出通过增加一个输入端口而构建出全新的双输入二阶广义积分正交信号发生器模块(DISOGI-FLL QSG),该模块大幅提高了SOGI和FLL的收敛速度。同时,结合静止坐标系下的电压微分解耦方法和多模块扩展的方法,可以更加快速、准确地提取网侧正负序基波和各次谐波的幅值、频率与相位等信息。最后通过仿真和实验证实,本文所提的三相电网解耦同步方法收敛速度相比SOGI-FLL提高了一倍以上。

交流侧不对称故障下柔性直流输电系统优化控制研究

基于模块化多电平S换流器的柔性直流输电系统(Modular Multi-level ConverterHigh Voltage Direct Current,MMC-HVDC)在交流电网发生不对称故障时,故障侧MMC的内部特性和系统运行都受到较大影响.基于MMC桥臂平均值模型,提出一种不对称工况下MMCHVDC系统的优化控制策略,增强柔性直流输电系统的故障穿越能力.该策略主要由交流侧电流控制和环流抑制两个部分组成,在交流侧利用基于双二阶广义积分器锁相环(Phase Locked Loop Based on Double Second Order Generalized Integrator,DSOGI-PLL),在不对称工况下精确提取电压电流的正负序分量,配合双矢量控制器抑制负序电流,实现交流侧三相电流平衡.在MMC内部采用由PI控制器和重复控制器串联组成的嵌入式重复控制器(Proportional Integral and Repetitive Control,PI-RC)抑制环流中的二倍频正负零序分量,实现直流侧功率的恒定传输.在MATLAB/Simulink软件中搭建MMC-HVDC系统仿真模型,验证了所提优化控制策略的有效性.

采用级联H桥多电平变流器的地面过电分相系统

为彻底消除牵引供电系统中电分相对电力机车及牵引供电系统的不利影响,在无断电过电分相方案的基础上,提出采用级联H桥多电平变流器的地面过电分相系统。该系统利用功率前馈直接功率控制(DPC)算法,实现电力机车所需功率在接触网供电臂与中性段之间的可控切换;利用二阶广义积分器—锁相环重构电压信号的方法,实现列车运行于中性段时相邻两接触网供电臂间供电电压和相位的柔性切换。基于Matlab/Simulink软件建立级联H桥多电平变流器的地面过电分相系统仿真平台,模拟列车满功率牵引通过该系统的过程,结果表明该系统可以实现列车带载通过电分相,并且对牵引供电系统和电力机车均无冲击。

一种变步长LMS算法在远程水声通信中的研究应用

在远距离水声通信中,信道时变多径干扰严重,相位波动大,信噪比低;采用传统的固定步长自适应算法的通信系统性能不稳定;为了更好地解决这一问题,提出了自适应变步长判决反馈均衡器联合二阶锁相环的自适应LMS算法;利用32kHz的采样频率信号进行采样,并进行能量归一化处理,随后,进行相干解调和低通滤波,对信号进行抽样;对比分析了两种不同的接收机,试验结果表明文中提出的算法优于传统的固步长LMS算法,并且在远距离水声通信中是可行的。

基于负序电压前馈的非对称故障下低电压穿越控制方法研究

以电网发生非对称故障期间的双级式光伏并网发电系统为研究对象,首先利用LES（least error squares）滤波器提取电网电压基波分量,并采用二阶广义积分器锁相环分离电压负序分量。提出基于负序电压前馈的非对称故障下低电压穿越控制方法,以抑制电网电压负序分量造成的并网功率二倍频畸变,提高光伏发电系统的低电压穿越性能。仿真及实验结果均证明所提方法的正确性和有效性。

分布式电源与电网同步的研究

在分布式电源并网系统中,通过获取电网侧的瞬时相位信息,使逆变器输出与电网保持同频、同相。文章分析了单同步坐标系软件锁相环算法和双二阶广义积分器锁相环算法的性能特点,根据优势互补的方法,通过检测电路检测三相电路的状态,正确地对锁相环进行切换,以快速精确的检测出正序电压和相位,保证系统中的逆变器正常工作。同时通过利用单纯形法对其锁相环的控制器参数进行优化。研究结果表明,根据电网侧的工作状态,合理地切换锁相环的工作模式,可以快速精确地追踪电网相位和频率信息。