FPGA在大功率多相变频调速系统中的应用

针对大功率多相感应电机变频调速系统中PWM信号通道多和难同步的问题,提出一种基于PWM IP核的多路PWM发生器的设计方法,利用搭积木的方法可方便构建任意路PWM发生器.多路PWM发生器通过采用同一时基和各自独立的控制寄存器,可实现PWM信号的严格同步和不同调制策略.利用FPGA的硬件并行性,实现高性能的三角载波发生器和高可靠性的故障保护.基于FPGA和DSP构建一个多相变频调速系统硬件平台,在一台九相感应电机上完成SPWM调制的变频变压控制.实验结果表明FPGA应用于大功率多相变频调速系统具有通用性、灵活性和高可靠性.     

基于FPGA多电平D类功率放大器的PWM触发器

研制了基于现场可编程门阵列(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称FPGA)的级联型多电平D类功率放大器多路脉宽调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)触发信号发生器.该发生器通过数据采集单元接收A/D转换的调制波信号,通过多路载波移相控制单元产生多路相移的三角载波及其反向信号,经比较控制单元产生PWM触发信号波形,并通过死区控制单元进行死区保护控制处理.介绍了触发信号发生器的基本原理、硬件构成和实现方法.试验表明,该PWM触发信号发生器的电路设计简单,系统可靠性高,可保证逆变器功率元件的同步触发.     

基于FPGA的级联型逆变器的脉冲发生器的实现

设计并实现了基于FPGA的PWM脉冲发生器,该脉冲发生器接收由DSP根据载波移相空间矢量PWM算法计算出的占空比数据,并和多路移相载波进行实时比较,从而产生多路PWM脉冲,该脉冲发生器可以独立于DSP运行。在脉冲发生器的设计中还嵌入了串口接收器模块,接收并解析功率单元的状态及故障信息,返回给DSP读取,大大减轻了DSP处理功率单元信息的任务。最后的实验结果表明基于FPGA的脉冲发生器的设计方案不仅简化了电路的设计,提高了系统的可靠性,而且解决了各个功率单元脉冲触发同步性的问题。     

基于CPLD的级联型多电平变换器PWM脉冲的实现

文章基于级联型多电平变换器的拓扑结构及其PWM调制技术的特点，采用复杂可编程逻辑器件CPLD集成了多个载波可移相的三相PWM发生器，特别适合载波移相SPWM调制方法的实现。该PWM发生器既简化了电路的设计，提高了系统的可靠性，又可保证逆变器功率元件触发的同步。     

高精度中频双极性PWM信号发生器的FPGA实现

针对DSP芯片的PWM驱动信号精度与载波频率不能兼顾的矛盾,提出了一种基于FPGA器件的高精度中频双极性PWM信号发生器,该PWM信号发生器采用VHDL语言予以实现,具有集成度高、抗干扰能力强、中频范围内频率可调而不改变PWM精度的特点。仿真结果表明在中频范围内,该PWM信号发生器可以方便的改变PWM驱动信号频率,而其精度不会变化。在长脉冲激光驱动电路中实验中,该PWM信号发生器很好地解决了PWM精度与频率之间的矛盾,并具有较强的抗干扰能力。     

基于FPGA的级联型逆变器的脉冲发生器的实现

设计并实现了基于FPGA的PWM脉冲发生器,该脉冲发生器接收由DSP根据载波移相空间矢量PWM算法计算出的占空比数据,并和多路移相载波进行实时比较,从而产生多路PWM脉冲,该脉冲发生器可以独立于DSP运行.在脉冲发生器的设计中还嵌入了串口接收器模块,接收并解析功率单元的状态及故障信息,返回给DSP读取,大大减轻了DSP处理功率单元信息的任务.最后的实验结果表明基于FPGA的脉冲发生器的设计方案不仅简化了电路的设计,提高了系统的可靠性,而且解决了各个功率单元脉冲触发同步性的问题.     

基于DSP/FPGA的级联型固态变压器控制研究

级联型固态变压器是构建能源互联网的核心设备。然而单一控制器不能满足级联型固态变压器快速控制和各开关器件PWM脉冲信号数量的要求。对此根据级联型固态变压器的基本工作原理,采用了基于DSP与FPGA的协同控制器。该协同控制器通过高性能DSP实现控制算法的快速准确计算,并使用SPI通信总线发送PWM调制信号数据至FPGA。同时利用FPGA的并行机理,更好地实现了基于载波相移技术的PWM调制,而FPGA丰富的端口也满足PWM脉冲信号的数量要求。最后在380 V/2 k W两级级联H桥固态变压器样机上进行了实验。结果表明,所采用协同控制器,既可增加PWM脉冲信号数量,也能够自主适配级联级数,实现对整个系统的综合控制,具有较好的可行性和有效性。     

基于FPGA的可配置时序信号发生系统设计

为了满足测试环节对特殊时序信号的要求,设计了一种可配置时序信号发生系统,可实现多路时序信号的输出。该时序信号发生系统由上位机和下位机两部分组成,上位机软件对输出的时序信号进行配置,下位机采用STM32+FPGA相结合的硬件结构,实现配置后的多路时序信号输出。由于下位机的STM32芯片与FPGA采用两个不同的时钟,因此在FPGA内使用异步FIFO实现与STM32芯片的数据通信,有效实现了两者之间的并行数据传输。     

EDA技术在步进电动机驱动中的应用

介绍一种采用EDA技术输出PWM控制信号,对步进电动机细分驱动的实现方法.利用FPGA中的嵌入式EAB构成LPM_ROM,存放步进电动机各相细分电流所需的PWM控制波形数据表.并通过FPGA设计的数字比较器,同步产生多路PWM电流波形,实现对四相步进电动机转角进行均匀细分控制.该设计简化了外围电路,控制精度高、控制效果好.     

任意路通用PWM波形发生器的设计

针对多电平变换器PWM信号通道多和PWM信号同步的问题,提出了一种基于PWMIP核的多路PWM发生器的设计方法。利用搭积木(Building Blocks)的方法即可方便构建任意路PWM发生器。所有PWM信号采用同一个时基,并且每路PWM均有独立的控制寄存器,容易实现PWM信号的严格同步和不同调制策略。该发生器具有友好的接口,以简化与DSP或MCU等控制芯片的接口设计。最后,设计了一个适用于三相三电平级联变换器的24路PWM发生器,实验结果表明了该设计方法的简洁性和实用性。     

基于锯齿波的载波移相脉冲宽度调制技术

传统方法为了产生多电平电压,往往需要每个H桥单元都有一个独立对应的半周期对称三角载波,且不同载波之间有一个固定的移相角度。而对基于锯齿波的载波移相技术研究的较少。为此,提出了一种基于锯齿波的载波移相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)技术。与传统方法相比,在该方法中,所有功率单元都使用同一个载波作为时间参考,并使用非对称PWM发生器来产生传统的对称的载波移相PWM波形。采用数字信号处理器(digital signal processor,DSP)芯片TMS320F2812对一个5单元11电平进行载波移相试验,采用所提的锯齿载波移相PWM技术实现方法,仅通过事件管理器就可以对5单元变换器提供开关脉冲。试验结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

大功率级联变频器中多路SPWM发生器的实现

采用载波相移SPWM技术原理,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的多路PWM脉冲发生器.该脉冲发生器应用于一个电压级联型变频器,可提供96路PWM脉冲输出,解决了级联变频器多路脉冲同步触发的问题.通过实验证明,FPGA输出的PWM脉冲送入级联变频器模块,输出的电压波形正弦度好,电平阶数符合设计,且修改参数简单,有效...     

微波着陆信号模拟器设计与实现

为对某型机微波着陆设备进行测试与维修,提出了一种微波着陆信号模拟器的设计方法。首先简要介绍了微波着陆系统的基本原理和信号格式,并讨论了DPSK调制的具体实现方法。然后采用FPGA根据上位机参数设置合成微波着陆基带数字信号,经D/A转换后输出到IQ调制模块与载波混频,上变频为射频信号。最后对射频信号进行滤波和增益控制后输出。为方便对信号模拟的控制,在Lab Windows/CVI平台上开发了上位机软件,可灵活地对模拟信号类型、频率通道、模拟方位角和输出功率等进行设置。采用示波器和频谱仪对输出信号进行了测试,测试结果表明其各项参数都能达到设计要求。同时该设计方法减少了模拟环节、精简了硬件结构,且控制更加灵活。     

单相MPUC多电平逆变器载波层叠随机PWM方法

MPUC (Modified Packed U-Cells, MPUC) 多电平逆变器具有结构简单和成本低廉等优点。提出一种单相五电平MPUC逆变器载波层叠随机PWM方法。该方法首先利用遗传算法实现三角载波频率随机化,并通过载波层叠方式产生逆变器的随机化驱动信号,从而实现单相MPUC逆变器的随机PWM控制,降低功率谱密度图中的尖峰值。该方法同样适用于其它电平数的MPUC多电平逆变器,仿真结果证明了该方法的有效性。     

FPGA实现海德汉绝对式编码器与上位机的智能通讯

为实现EnDat绝对式编码器与上位机之间的通讯,采用现场可编程逻辑器件(FPGA)设计一种EnDat 绝对式编码器通讯接口.该接口主要由RS-485收发芯片、光电隔离电路、可编程逻辑器件FPGA组成.根据FPGA模块化设计特点,把FPGA内部处理电路划分为若干功能模块,分别对这些模块进行设计,完成对编码器输出信号的串并转换、CRC校验等功能.实验结果表明:基于FPGA所设计的智能通讯接口能够实现EnDat绝对式编码器与上位机之间的通讯.     

基于FPGA的直流电机PWM控制器设计

利用FPGA可编程芯片及Verilog HDL[1]语言实现了对直流电机PWM控制器的设计,对直流电机速度进行控制.介绍了用Verilog HDL语言编程实现直流电机PWM控制器的PWM产生模块、串口通信模块、转向调节模块等功能,该系统无须外接D/A转换器及模拟比较器,结构简单,控制精度高,有广泛的应用前景.同时,控制系统中引入上位机控制功能,可方便对电机进行远程控制.     

基于FPGA的双路低频信号发生及分析仪

设计了一种基于FPGA的双路低频信号发生及分析系统,实现对低频信号的发生和频域分析.系统采用FPGA为低频信号发生模块和分析模块控制芯片,按键输入信号的参数给FPGA,FPGA通过数字频率合成技术产生频率幅度步进可调的双路低频信号,信号经加法器叠加后,再由信号分析模块FPGA通过快速傅里叶变换对信号进行频域提取,并将频率幅度信息直接用LCD显示,实现了低频信号发生和频谱分析的功能.该系统密闭封装,人机界面友好,非常便于操作演示.     

单相PWM逆变电路的两种仿真模型建立

在多数逆变电路的仿真中,通常都是直接采用Matlab提供的PWM发生器,建立逆变电路的仿真模型,很少根据PWM产生的机理,建立PWM发生器的数学模型。对单相桥式逆变电路进行仿真时,建立PWM发生器的仿真模型并和Matlab下提供的PWM发生器的仿真模型进行比较,仿真结果表明,根据PWM产生的原理建立的PWM发生器仿真模型的正确性,为PWM产生模型的建立提供了更广阔的选择空间。     

基于DSP与FPGA的5电平逆变器研究

分析了二极管钳位式5电平逆变器的拓扑结构及基于60°坐标系的SVPWM算法,搭建了Matlab仿真模型,并设计了基于DSP和FPGA的控制系统。DSP发出三相上桥臂12路PWM脉冲,FPGA完成对PWM脉冲的扩展和死区添加,输出24路带有死区的PWM脉冲。最后选用TI公司TMS320F28335DSP和Altera公司EP3C25FPGA对该系统进行实现,并在硬件平台上进行试验,实验结果验证了该拓扑结构和SVPWM算法的正确性。     

超级电容器组管理监控系统设计

针对超级电容器组应用于混合动力装置能量供应系统中时,必须连续监视和平衡单个电容器的电压,设计了基于LTC6803的超级电容器组管理系统,采用上下位机式结构,上位机采用Visual Basic设计监控平台,下位机采用AT89S52单片机控制LTC6803采集超级电容器组的状态,上下位间通过串行口实现数据通信。运行结果表明,系统采集信号误差小,超级电容器组电压均衡,性能良好。