基于FPGA的三相锁相环的优化设计方案

提出了一种基于可编程逻辑门阵列(FPGA)的适用于电力系统的三相锁相环(PLL)的优化设计与实现方案。首先介绍了包括鉴相器、环路滤波器和压控振荡器等在内的锁相环基本结构和工作原理,然后利用模块化的设计方法利用VHDL语言设计了这些模块。为了尽量节省逻辑资源,在利用FPGA实现该锁相环的过程中,采用了面积共享的优化设计方案;同时提出了一种新的正弦函数产生方法,该方法将CORDIC算法和查表法相结合,这样既保证了数值的精度,又提高了运算速度。该锁相环在Altera公司Cyclone EP1C12Q240C8芯片上得到了验证。验证结果表明,最终优化设计后的三相锁相环大大减少了逻辑资源的使用量,能够很好地跟踪系统频率的变化并锁住基波相位。