世界性的环境污染和能源危机促使学术界和工业界大力推动以风能、太阳能等为主的新能源分布式发电系统的飞速发展。分布式发电系统必须能够满足低电压穿越标准和孤岛检测标准。快速精确的检测电网幅值、相位和频率信息是低电压穿越和孤岛检测的重要保障。锁相环是获得这些信息的重要途径之一，而且低电压穿越和孤岛检测对锁相环提出了更为严峻的考验。基于同步旋转坐标系的锁相环在电网平衡时是一种有效的检测电网信息的方法，但是在电网不平衡等电网故障情况下检测的相位值存在较大的2次谐波扰动，不能满足要求。针对此缺点，本文对电网不平衡下三相锁相环技术进行了深入的研究。首先，本文研究了在电网不平衡条件下提取电压正序基频分量的方法。在分析三相不平衡电压矢量关系和正交信号发生器的基础上，对现有的正负序解耦方法进行了总结介绍，并提出了一种新的基于反Park变换的电压正负序解耦的方法。并且详细分析了基于二阶广义积分解耦法、双同步坐标系解耦法、基于双二阶广义积分正负序计算法、基于反Park变换正负序计算法和复系数滤波法五种正负序解耦方法的传递函数，揭示了各正负序解耦方法对正负序分量滤波的等效性。最后，扩展研究了通过正负序解耦模块并联的方式消除低次谐波对锁相环的影响。其次，在电压正负序解耦模块的研究基础上，研究了电网不平衡下设计锁相环方法，分析比较了各锁相环方法的优缺点，并针对二阶广义积分结构采用锁频环代替锁相环作为频率反馈进行了设计，优化了系统的动态响应。然后推导了各锁相环方法的统一小信号模型，并从稳定裕度、动态响应和抗扰动能力三方面给出了锁相环参数设计方法。最后，对各锁相环方法进行仿真和基于TMS320F28335实验平台的实验，分析各方法在多种电网故障情况下的稳态响应和动态响应。实验结果表明本文设计的各锁相环方法在电网故障下能精确检测电压相位和频率信息，并对各方法检测效果进行综合对比。