能源需求的增加以及环境问题,极大促进了以太阳能、风能为代表的新能源发电系统的发展。软件锁相环作为新能源并网发电系统的重要技术之一,其检测得到的电网电压相位、频率和幅值信息是实施并网控制的基础。基于同步坐标系的软件锁相环在理想电网条件下具有良好的动态和稳态特性,但是在故障电网条件下检测的同步信息存在较大的偏差。因此,本文针对电网故障下的软件锁相环技术进行深入研究。首先,本文研究了同步坐标系软件锁相环的基本原理、数学模型和动静态性能,详细分析了其分别在电网电压幅值不平衡、谐波畸变和直流偏置条件下存在的误差。并介绍了适用于电网幅值不平衡条件的双二阶广义积分器软件锁相环和增强型软件锁相环的基本结构和工作原理。其次,针对双二阶广义积分器软件锁相环在谐波畸变和直流偏置条件下的不足,通过级联自调谐滤波器,运用积分反馈信号消除直流偏置,利用改良的角频率输出,设计得到改进的双二阶广义积分器软件锁相环;针对三相增强型软件锁相环在谐波畸变和直流偏置条件下无法准确检测电网同步信息的问题,利用基于直流抑制改进的复系数滤波器,增强了其滤除谐波和抑制直流的性能,同时运用低通滤波器进一步减弱谐波的影响,设计得到改进的三相增强型软件锁相环。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了同步坐标系软件锁相环、双二阶广义积分器软件锁相环、改进的双二阶广义积分器软件锁相环、三相增强型软件锁相环和改进的三相增强型软件锁相环的仿真模型,对比分析了各锁相方法在故障电网条件下的仿真结果;搭建了基于TMS320F2812的实验平台,完成软件锁相环系统程序的设计,并对电网故障下的软件锁相环进行实验验证。仿真和实验结果验证了所提改进方法的有效性。