为保证能源的可持续发展,可再生能源正逐步替代化石能源。只有将太阳能或风能等清洁能源产生的直流电经过逆变器转为交流电后并入电网,我们才可以最大限度的利用这些能源。因此需要锁相技术为逆变器提供精确的电网信息控制基准。特别是在非理想电压条件下,更需要我们设计出性能更加优越的锁相环。首先,本文论述了锁相环的历史背景与意义,简单阐述了几种典型传统锁相环的特点,指出它们的不足并提出了在非理想条件下并网逆变器对锁相环的要求,介绍了国内外的研究现状。其次,探讨了目前锁相技术的主要实现方法,包括基于同步旋转坐标系的锁相环方案和基于双二阶广义积分器的锁相环方案。通过建立这些锁相环方案的数学模型,分析系统的稳态和动态性能,指出它们的不足。在前面分析的基础上,本文介绍了一种基于自适应观测器的锁相环方案,详细阐述了该方案的工作原理并对该方案的增益矩阵进行改进,提出了一种基于可变增益矩阵的自适应观测器的锁相环方案。将这种锁相环应用于三相并网逆变器中,验证了锁相环的适用性。然后,通过MATLAB仿真实验验证了基于可变增益矩阵的自适应观测器锁相环方案在非理想电压条件下锁相性能的优越,很好的满足了在非理想条件下并网逆变器对锁相环的要求。最后设计了锁相环和并网实验电路和控制系统,选用TMS320F2812作为系统的主控芯片,依次进行了在电压突变、频率突变以及复杂电压情况下的锁相环实验,实验结果验证了理论分析及仿真结果的正确性和可行性。在逆变器并网实验平台上验证了基于可变增益矩阵的自适应观测器锁相方法可以适用于三相三线制并网系统,和前文理论分析和仿真得到的结果相符。