IMPLEMENTAÇÃO DIGITAL DE UM ALGORITMO PLL (PHASE-LOCKED LOOP) COM ALTA IMUNIDADE ÀS DISTORÇÕES HARMÔNICAS Lisandro Lovisolo 1 , João A. Moor Neto 2,3 , Julio César Ferreira 3 , Maurício Aredes 3 1-UERJ, 2-CEFET-RJ, 3-COPE/UFRJ lisandro@uerj.br , moor@coe.ufrj.br , julio@coe.ufrj.br , aredes@coe.ufrj.br Resumo – Este artigo apresenta um Algoritmo de PLL monofásico que possibilita de forma simultânea uma rápida determinação da freqüência, ângulo de sincronismo e amplitude de sinais de entrada. O algoritmo é baseado na correlação do sinal de entrada com um sinal complexo gerado internamente. O modelo ora proposto apresenta as seguintes características: a) possui uma alta imunidade a influência de harmônicos; b) possui uma alta acurácia em regime permanente; c) resposta dinâmica rápida; d) sua resposta dinâmica é ajustada apenas por um único parâmetro; e) opera de forma it has good performance even when operating at low sampling rates. O desempenho do algoritmo é verficado por meio de resultados de simulações e em testes experimentais em um DSP de ponto fixo. Palavras Chaves - Custom Power, DSP, FACTS, Harmônicos, PLL, Sincronização. Abstract – This article discusses an algorithm for single phase Phase Locked Loop (PLL) that allows for fast tracking of the frequency, phase and amplitude of the input signal, simultaneously. It is based on the correlation of the input signal with a locally generated complex exponential. The proposed model has the following attractive features: a) it presents high immunity to harmonic distortion; b) it has high accuracy in steady state operation; c) its dynamic response is fast; d) its dynamic response is adjusted by just one parameter; e) it has good performance even when operating at low sampling rates. Simulations and experimental results in fixed point DSP validate the effectiveness and claims of the proposed PLL algorithm. Keywords - Custom Power, DSP, FACTS, Harmonics, PLL, Sincronization. I. INTRODUCTION Equipamentos baseados nos conceitos CUSTOM POWER e FACTS requerem informações precisas do ângulo de fase, da freqüência e da amplitude da componente fundamental da tensão de suprimento e, em algumas, situações da corrente também. Tais grandezas são essenciais para a geração das tensões e/ou correntes de referência das estratégias de controle desses equipamentos. Durante os últimos anos, várias propostas foram apresentadas para determinação do ângulo de fase, da freqüência e da amplitude da fundamental de forma precisa, com resposta dinâmica rápida, mesmo diante de sinais com distorções harmônicas [1]-[4]. Porém, dependendo do grau de distorção do sinal de entrada, poderá não ser possível contemplar uma relação entre precisão e dinâmica que satisfaça especificações desejadas. Nesse contexto, um algoritmo de PLL que apresenta um desempenho superior em condições de sinais distorcidos foi proposto [5]. Esse possibilita uma detecção precisa e rápida mesmo diante de altos graus de distorção. Ressalta-se que a elevada capacidade de estimação dos parâmetros da fundamental desse PLL possibilita um bom desempenho até mesmo para variações acentuadas de amplitude, freqüência e fase do sinal de entrada [5]. Contudo, essa capacidade é obtida a um custo computacional maior que o de outras estruturas PLL. O referido modelo de PLL apresenta ainda dois outros pontos favoráveis: - comportamento dinâmico de ajuste simples, baseado em um único valor de ganho; - operação satisfatória mesmo a taxas de amostragem baixas, como, por exemplo, 6 kHz. Este artigo apresenta os aspectos gerais relativos à implementação em um DSP (Digital Signal Processor) de ponto fixo do algoritmo PLL de [5], bem como resultados experimentais da implementação. II. ESTRUTURA DO PLL ADOTADO A estrutura do PLL monofásico, Figura 1, analisado neste trabalho, foi apresentada originalmente em [5]. O sinal de entrada u(t) é projetado no subespaço complexo 1 ˆ (2 ) j ft e π − . Esse espaço é gerado em função da freqüência fundamental estimada 1 ˆ f (Hz). Com essa projeção estima-se o ângulo de sincronismo 1 1 1 ˆ ˆ ˆ ( ) t θ ω φ = + do sinal de entrada, a posição angular do fasor correspondente à freqüência fundamental. Esse ângulo é utilizado para corrigir a freqüência estimada 1 ˆ f , realimentando o sistema. Um valor de desvio de freqüência ( ) 1 1 ˆ ˆ / 2 d dt f ω θ π ⎡ ⎤ ∆ = − ⎣ ⎦ nulo significa que a