随着电力电子技术的深入发展，各种电力电子装置如PWM整流器、静止无功发生器(SVG)、不间断电源(UPS)、新能源发电并网装置等的应用更加广泛。这些装置的性能很大程度上依赖于锁相环的工作性能。因此，对锁相环的研究很有意义。电力锁相环大致可分为三相锁相环和单相锁相环，而单相锁相环在实现难度上要高于三相锁相环，对前者的理论分析和控制策略完全适用于后者。　　本文主要对单相电力锁相环进行了研究。分析了一种新型的基于二阶广义积分器的锁相环的基本原理，建立了其线性化的数学模型，分析了其相对稳定性、瞬态响应速度以及抗干扰能力，并基于这些性能指标设计了最优化的参数。　　深入分析了传统二阶广义积分器方案频率信号上存在二次谐波、无法应对直流分量、常见离散化方法容易引入干扰等问题。设计了一个带阻滤波器消除锁相环频率信号上的二次谐波扰动。在鉴相器环节内部加入了第三个积分器以消除输入信号上可能存在的直流分量所带来的负面影响。对比了几种常见的离散化方案，最后确定采用梯形法对本文的锁相环方案进行离散化。　　在理论分析的基础上，本文基于MATLAB/SIMULINK对单相锁相环进行了仿真分析。最后基于FPGA芯片实现了本文的锁相环方案，在电力机车辅助变流器系统上完成了物理实验。仿真和实验验证了本文所采用的方案稳定性好，动态响应快，抗干扰能力强，相角误差冲击小，能抑制频率信号上的二次谐波并且能有效消除输入信号中的直流分量的影响。