锁相环纯代码 C 语言实现与系统离散化分析
一、引言
在现代的电力电子系统中，锁相环（PLL）技术被广泛地应用于各种电力控制系统中，如并网逆变器
、电机控制等。本文将围绕纯代码（C 语言）实现的锁相环进行详细分析，包括系统离散化方法、锁
相环及其正负序分离原理，以及如何在 STM32F407 上验证其高精度锁相，并探讨其移植性。
二、系统离散化方法
系统离散化是将连续时间系统转化为离散时间系统的方法。在数字信号处理中，离散化是必不可少的
步骤。对于锁相环系统，我们通常采用欧拉法或差分法进行离散化。在本系统中，我们采用了差分法
进行系统离散化。通过将系统的微分方程转化为差分方程，我们可以得到系统的离散化模型。此外，
为了实现 PI（比例积分）调节器的离散化，我们采用了 Tustin 方法，即将连续时间 PI 调节器转化
为离散时间 PI 调节器。
三、锁相环及正负序分离原理
锁相环是一种自动跟踪输入信号相位的闭环控制系统。在本系统中，我们采用了双二阶广义积分器（
DSOGI-PLL）来实现锁相环。DSOGI-PLL 具有较好的动态性能和稳态性能，能够快速准确地跟踪输
入信号的相位。
正负序分离是电力系统分析中的重要内容。在电力系统中，电压和电流通常包含正序和负序分量。通
过锁相环和滤波器等手段，我们可以实现正负序的分离。在本系统中，我们利用锁相环的输出信号作
为参考信号，通过一定的滤波算法实现正负序的分离。
四、STM32F407 验证及移植性
本系统在 STM32F407 上进行了验证，取得了较高的锁相精度。这证明了本系统的有效性。同时，由
于本系统采用纯 C 语言编写，因此可以方便地移植到 ARM 或 DSP 等处理器中。这为我们在不同的硬
件平台上实现锁相环提供了灵活性。
五、s-function 模块及 Simulink 仿真
本系统采用 Simulink 中的 s-function 模块进行编写。s-function 是 Simulink 中比较复杂的
插件之一，它能够方便地实现自定义算法的仿真。本系统采用 C 语言编写 s-function 模块，包括
整个系统的离散化和 PI 离散化等。支持 Simulink 2022 以下版本，如果需要使用更高版本的
Simulink 进行仿真，可以联系我进行版本转换。
