基于FPGA的磁耦合谐振式无线电能传输频率跟踪控制

磁耦合谐振式无线电能传输是无线电能传输领域的研究热点,保持系统工作在谐振频率是磁耦合谐振式无线电能传输的关键技术之一。为了解决磁耦合谐振式无线电能传输系统在工作过程中的谐振失谐问题,本文从理论上分析系统的失谐机理,提出基于自适应PI控制的可变模全数字锁相环的频率跟踪控制方法;建立基于PI控制的全数字锁相环的数学模型,分析PI控制参数对系统性能的影响;设计出一种对全数字锁相环的PI控制参数进行自适应调节且兼顾跟踪控制的速度和精度的自适应控制器;利用FPGA实现所提出的全数字锁相环;仿真结果表明,该全数字锁相环能够较好地实现相位和频率的跟踪功能;最后,在实验样机上进行验证,结果表明该方法可以在谐振频率变化时完成对频率的快速跟踪,使系统工作在谐振状态。     

基于FPGA的全数字锁相环的复频域分析与实现

模拟锁相环在高频场合存在稳定性差和抗干扰能力弱的问题,导致其应用受到限制,而全数字锁相环不存在这些问题,因此设计一种全数字锁相环用于高频场合是必要的。通过分析触发器型全数字锁相环的工作原理,建立了复频域数学模型,并以此分析了锁相环的全局稳定性和动态响应,提出了模型中各参数的约束条件。采用Xilinx ISim仿真和FPGA硬件实现的方法设计了一种全数字锁相环,结果表明该锁相环具有锁相范围宽、动态响应快和稳态误差小的特点,具有一定的应用价值。     

基于周期控制的逆变器全数字锁相环的实现和参数设计

研究了一种基于周期控制的逆变器全数字锁相环的建模和参数设计。传统过零鉴相锁相环虽然实现简单，但同步信号在含有谐波、毛刺情况下会存在多个过零点，以致锁相失败。为了解决这一问题，该文提出了基于离散傅里叶变换鉴相的全数字锁相环。离散傅里叶变换可以从任意信号中抽取基准频率倍频次信号的相位、频率和幅值，可以解决谐波对外同步信号的影响，从而实现周期控制锁相环对谐波的识别。该文给出了其数字域模型和参数设计方法，仿真和实验证实了该方法的可行性。     

基于FPGA实现的可变模全数字锁相环

提出了一种可变模全数字锁相环。与传统的全数字锁相环相比,该锁相环采用可变模分频器,使得中心频率可变,锁相范围增大;通过前馈回路进行鉴频调频,提高了锁相速度;同时其环路滤波器采用比例积分结构,使得锁相输出无静差,输出抖动减小。本文对提出的全数字锁相环建立了小信号模型,从理论上分析了该锁相环的性能以及控制参数对锁相环性能的影响,通过基于QuartusⅡ的软件仿真和基于FPGA的硬件实验对该全数字锁相环的性能进行了验证。结果表明,该全数字锁相环锁相范围大、速度快、精度高,可用于有快速同步需求的应用场合,如电网频率监测和并网变频器控制。     

基于新型全数字锁相环的同步倍频技术

为了实时跟踪电网频率的变化,提高直流输电系统中换流器触发脉冲控制精度,提出了一种基于新型全数字锁相环的同步倍频技术。该新型数字锁相环在传统数字锁相环的基础上加入了自适应模值控制模块,大幅提高了锁相速度和精度。在此基础上,利用近似补偿方法设计出的同步倍频模块能在高精度要求下对电网频率同步任意倍频,给换流器触发控制系统提供精准的时钟基准,提高相位控制精度,削弱换流器产生的非特征谐波。利用现场可编程门阵列(FPGA)为载体,在QUARTUSⅡ软件环境下,设计出了基于全数字锁相环的同步倍频装置,并通过软件仿真和实验测试验证了该技术的正确性和优越性。     

基于FPGA的并联逆变控制电路全数字化研究

本文提出了一种基于FPGA的并联逆变控制电路的全数字化控制方法,控制电路由全数字锁相环、数字扫频启动环节和重叠角控制环节组成.文中采用的改进型全数字锁相环可以很快捕捉到负载频率变化,基于定角控制原理的重叠角控制电路,可以在加热过程中保持恒定的功率因数角.文中详细设计和分析了各功能模块并进行了相应的仿真,仿真结果证明该控制电路锁相范围宽,可调节性强,可以完成控制目标,能够替代模拟电路实现对逆变器的控制,具有广阔的应用前景.     

DPLL在高频逆变电源中的分析与设计

采用基于DSP的数字锁相环(DPLL)对高频逆变电源输出频率的实时控制，可实现逆变器工作频率对负载谐振频率的同步跟踪，确保逆变器开关器件工作在零电压电流软开关(ZVZCS)状态，显著减小功率器件的开关损耗和提高装置效率。本文在给出DPLL控制的逆变电源拓扑结构基础上，推出了适用于高频逆变电源的锁相环数学模型，在Z域中对二阶数字锁相环进行了稳定性分析和动态设计。在对锁相环Z域传递函数分析的基础上，得出二阶数字锁相环的稳定条件，并用MATLAB对其进行了仿真分析，最后进行了实验验证。仿真和实验结果表明在Z域中对基于DSP的二阶数字锁相环的动态分析和设计是合理可行的，用此方法设计的电源具有良好的动态响应和抗扰性能。     

DPLL在高频逆变电源中的分析与设计

采用基于DSP的数字锁相环(DPLL)对高频逆变电源输出频率的实时控制,可实现逆变器工作频率对负载谐振频率的同步跟踪,确保逆变器开关器件工作在零电压电流软开关(ZVZCS)状态,显著减小功率器件的开关损耗和提高装置效率。在给出DPLL控制的逆变电源拓扑结构基础上,推出了适用于高频逆变电源的锁相环数学模型,在Z域中对二阶数字锁相环进行了稳定性分析和动态设计。在对锁相环Z域传递函数分析的基础上,得出二阶数字锁相环的稳定条件,并用MATLAB对其进行了仿真分析及实验验证。仿真和实验结果表明在Z域中对基于DSP的二阶数字锁相环的动态分析和设计是合理可行的,用此方法设计的电源具有良好的动态响应和抗扰性能。     

基于DSP的远距离逆变器间的数字锁相技术

设计了一种基于电流信号传输的同步信号传输电路,采用主从控制的数字锁相环,实现了远距离两台逆变电源输出电压的同步。     

全数字锁相环SiC超高频感应加热电源分时控制探讨

在2MHz的超高频感应加热电源研究背景下,通过两种理论分析方法来研究基于SiC器件的分时控制方法对开关损耗的影响,同时改进了FPGA全数字锁相环根据负载谐振频率的动态分频,从而扩大锁相范围。