[页数]:56 [字数]:16974 [目录] 第1章 EDA技术和QUARTUSⅡ概述 第2章 SPWM的实现方法 第3章 SPWM数字化自然采样法基本原理 第4章 基于FPGA的SPWM信号发生器的实现 第5章 实验验证 [摘要] 脉宽控制技术(PWM)是非常重要的电力电子控制技术,对提高电力电子装置的性能,促进电力电子技术的发展有着巨大的推动作用。其中,正弦脉宽调制技术(SPWM)是应用最广泛的PWM 技术。 本文首先介绍了SPWM数字化自然采样信号发生的基本原理,数字化自然采样法是通过A/D转换器采样得到数字化的正弦波,然后与FPGA内部产生的数字化三角载波通过数字化比较器得到。设计的主要内容是采用数字化自然采样法设计出载波频率为10kHz,调制波频率1-60Hz可调的SPWM方波信号,SPWM脉宽占空比0%-100%可调,即调制度0-1可调。 本文重点论述了基于FPGA硬件平台开发SPWM数字化自然采样信号发生的过程,所有电路模拟的具体设计是使用VHDL语言与原理图结合进行描述,可编程芯片选用EP1C6Q240C8,并在QUARTUSⅡ开发软件下完成编译、综合、布局布线和仿真,最后通过下载实验,并在示波器上显示出SPWM波形。其中,可根据要求调节信号发生器的开关频率及其幅值,实现占空比可调的SPWM波。仿真和实验结果都表明本文设计的电路符合功能要求。 [正文] 前 言 一、SPWM研究的背景与意义 电力电子技术是以功率处理、电能变换为主要对象的现代工业电子技术,以PWM控制为代表的数字化控制技术的发展和在电力电子技术领域的广泛应用使得电力电子技术产生了脱胎换骨的变化。 传统的采用模拟电路进行控制的手段,它虽然具有很好的实时性,但硬件电路实现相当复杂、可修改性差、控制不够灵活、稳定性差、受环境影响大且成本比较高。 现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)的飞速发展,使得数字控制技术逐渐取代模拟控制技术实现系统的控制功能。数字化控制具有速度快、控制精度高以及控制方案灵活的优点,并且可以利用较少的器件获得更理想的结果,因此具有很高的应用价值。 基于可编程逻辑电路FPGA实现的SPWM信号发生器采用数字化SPWM自然采样法,它既有数字电路稳定可靠无漂移、便于集成等优点,又有可重复编程、设计灵活的优势,同时还有响应快、精度高等接近自然采样法的调制效果。因此,研究和设计基于FPGA的SPWM信号发生器,对变流器控制技术的发展具有重要的意义。 二、SPWM的研究现状 近20年来,电力电子技术已在许多部门取得相当大的成就,具有良好特性的新型电力电子开关器件已经推出。电力电子系统的最基本控制就是对电力电子器件开关的控制。 ...... [参考文献] [1]求是科技. CPLD/FPGA应用开发技术与工程实践. 北京: 人民邮电出版社: 2005 [2]任勇峰, 庄新敏. VHDL与硬件实现速成. 北京: 国防工业出版社, 2005 [3]刘明业等. 集成电路/计算机硬件描述语言VHDL 高等教程. 北京: 清华大学出版社,2003 [4]郑亚民, 董晓舟.可编程逻辑器件开发软件QuartusⅡ. 北京: 国防工业出版社, 2006 [5]侯博亨等. VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计[M]. 西安电子科技大学出版社, 1999年9月 [6]潘松,黄继业,曾毓. SOPC技术实用教程. 北京: 清华大学出版社, 2005 [7]王彦等. 基于FPGA的工程设计与应用. 西安电子科技大学出版社.2007 [8]余勇,郑小林. 基于FPGA的DDS正弦信号发生器的设计和实现. 电子器件: 2005: 28(3): 595-599 [9]王振红. VHDL数字电路设计与应用. 北京: 机械工业出版社,2003 [10]林明汉. VHDL数字控制系统设计范例.电子工业出版社. 2003 ...... [原文截取] 基于FPGA的SPWM信号发生器的实现 摘 要 脉宽控制技术(PWM)是非常重要的电力电子控制技术,对提高电力电子装置的性能,促进电力电子技术的发展有着巨大的推动作用。其中,正弦脉宽调制技术(SPWM)是应用最广泛的PWM 技术。 本文首先介绍了SPWM数字化自然采样信号发生的基本原理,数字化自然采样法是通过A/D转换器采样得到数字化的正弦波,然后与FPGA内部产生的数字化三角载波通过数字化比较器得到。设计的主要内容是采用数字化自然采样法设计出载波频率为10kHz,调制波频率1-60Hz可调的SPWM方波信号,SPWM脉宽占空比0%-100%可调,即调制度0-1可调。 本文重点论述了基于FPGA硬件平台开发SPWM数字化自然采样信号发生的过程,所有电路模拟的具体设计是使用VHDL语言与原理图结合进行描述,可编程芯片选用EP1C6Q240C8,并在QUARTUSⅡ开发软件下完成编译、综合、布局布线和仿真,最后通过下载实验,并在示波器上显示出SPWM波形。其中,可根据要求调节信号发生器的开关频率及其幅值,实现占空比可调的SPWM波。仿真和实验结果都表明本文设计的电路符合功能要求。 关键词:..... |
基于FPGA的SPWM信号发生器的实现
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