【电机控制】锁相环PLL设计

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前言

提示：本文着重参考了参考文献中的内容

一、控制框图

PLL各个部分的作用如下：

鉴相器（PD）：起到相位比较器作用，它对输入信号相位ui(t)与输出信号相位uo(t)的相位进行比较， 产生误差 ud(t)。
环路滤波器（LF）：环路滤波器作用是滤除误差的高频成分和噪声，并改善锁相环路的噪声性能，输出uo(t)信号的频率uc(t)。
压控振荡器（VCO）：根据来自滤波器的输出信号频率uc(t)调整其输出信号uo(t)。

在这里插入图片描述
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二、理论公式

1. PD累计误差

在这里插入图片描述

2. LF环路滤波Kp，Ki调参

在这里插入图片描述

3.VCO 累计误差

在这里插入图片描述

三、代码

将理论公式离散化处理

1. PLL计算 

pv->Theta_Err = -(alpha*arm_cos_f32(pv->Theta)) + (-beta)*arm_sin_f32(pv->Theta);                   //通过矢量叉乘或者角度误差
    pv->Omega += pv->Kp*(pv->Theta_Err - pv->Theta_Err_last) + TS*pv->Ki*pv->Theta_Err;             //经过PI调节器获得转速，转速为弧度制电角速度

2. 参数初始化

在这里插入图片描述

PLL_SMO_Para.Kp = 540.35f;                  //阻尼比为1，带宽为43Hz     Kp=2ζω0           ω0=2pi
    PLL_SMO_Para.Ki = 72995.6f;                 //Ki=(ω0)^2
PLL_HFI_Para.Kp = 540.35f;                  //阻尼比为1，带宽为43Hz     Kp=2ζω0/k2            ω0=2pi
    PLL_HFI_Para.Ki = 72995.6f;                 //Ki=(ω0)^2/k2

四、参考文献

【电机控制】PMSM无感FOC控制（八）锁相环（PLL）的应用
永磁同步电机无速度算法--滑模观测器（PLL）
锁相环（PLL）基本原理
PLL锁相环带宽定义，以及PI参数自动整定
使用频率响应法计算锁相环带宽
【PLL】为什么 环路带宽是参考频率的1/10

总结

本文仅仅简单介绍了【电机控制】锁相环PLL设计，评论区欢迎讨论。