基于FPGA的DC/DC开关变换器的数字控制器

在DC/DC开关变换器的数字控制器设计中,数字信号处理器(Digital Signal Processor,简称DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Arrays,简称FPGA)是两种主要的数字器件.在此,结合实际的数字控制DC/DC开关变换器,研究了在FPGA平台上实现DC/DC开关变换器的数字控制器,同时介绍了数字控制器中使用的各功能模块及其整个系统的时序.实验系统的测试结果证明了将FPGA用于DC/DC开关变换器的数字控制器是可行的.     

基于FPGA的数字控制DC／DC研究

与DSP器件相比,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)能够实现性能更优的数字控制DC/DC变换器.基于FPGA开发平台.研究了数字化DC/DC变换器的实现方法,介绍了电压模式数字控制器各功能模块及系统的状态机实现.实验系统的测试结果表明,采用FPGA实现数字DC/DC具有较好的性能,具体性能指标完全可以满足要求.     

基于FPGA的DC/DC数字PWM控制器研究

提出了一种采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)实现高开关频率高精度DC/DC数字PWM控制器的方案.介绍了以CycloneⅡ系列FPGA为数字控制器的数字PWM控制器各个部分的功能及其具体实现.以12V输入、1V输出Sync-Buck为主电路,实现了全数字、高精度、高开关频率的DC/DC开关电源.     

基于FPGA的高精度数字PWM DC/DC控制器设计

提出了一种采用现场可编程门阵列(FPGA)实现数字化高精度PWM型DC/DC的方案,介绍了基于FPGA的DC/DC数字控制器中A/D转换、数字PID控制器、数字PWM的功能及实现,重点描述了采用混合PWM方法实现高分辨率、高精度数字PWM的设计.仿真结果表明数字PWM达到8位分辨率,1MHz的输出频率.该设计实现了系统的高速动态响应,达到精确控制的良好效果.     

输入电压前馈Buck变换器的研究

基于数字应用的灵活性,提出数字比例前馈控制(Digital Proportional Feed Forward,简称DPFF)的DC/DC变换器数宁控制技术.对采用该控制方法的变换器的稳态误差、瞬态响应和控制算法的复杂性进行了分析.与比例控制(P控制)、比例积分控制(PI控制)和前馈控制(Feed Forward Control,简称FF控制)相比,DPFF具有控制简单,无稳态误差,对于参考阶跃响应有更好的暂态响应性能等优点,而且暂态性能比传统的PI控制变换器更好.基于FPGA的实验电路验证了理论分析和仿真的结论.     

DC/DC数字AVP控制器的设计与实现

提出一种用于DC/DC变换器的数字自适应电压定位(Adaptive Voltage Position,简称AVP)控制器,与一般的控制器相比,它能让变换器使用更小的输出电容,因此可有效降低成本.控制器用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)实现.变换器的开关频率为1MHz,输入电压为12V,输出电压可调节范围为0.875～1.875 V.当负载在0.2～10 A之间突变时,输出电压的变化为40mV.实验结果证明了设计的正确性.     

基于FPGA控制的数字双向DC/DC变换器研究

本文参考国内外双向DC/DC变换器研究文献,设计并搭建了一套基于现场可编程逻辑器件(FPGA)的双向DC/DC变换器装置,整个系统采用交错并联的同步整流Buck-Boost电路作为主电路结构,以FPGA外扩ADC作为控制系统的主要芯片,搭建了数字控制系统平台,分析了数字PWM控制器各个部分的功能及具体实现,在此基础上研究双向DC/DC变换器数字控制技术,比较数字化控制相对模拟控制的优点以及控制系统数字化中遇到的问题及其解决方案。     

基于CAN总线的并联DC/DC变换器数字均流技术

提出了一种采用控制器局域网(Controller Area Network,简称CAN)现场总线进行通信,实现DC/DC变换器并联均流的控制方案.该方案采用数字均流方法,提高了电源系统的可靠性和抗干扰能力.利用DSP芯片内部的CAN控制器,使设计简化,减少硬件开销.该方案在250W的DC/DC通信电源并联系统中得到了成功的应用,可以作为一种带有总线竞争的通用数字均流技术.     

一种用于燃料电池发电系统的前级DC/DC变换器

针对燃料电池并网发电系统对前级DC/DC变换器的要求.提出并研究了由Boost和推挽正激变换器(Push-Pull Forward Convener,简称PPFC)组合而成的两级式DC/DC变换器.由于推挽正激变换器工作于最大占空比,开关管和输出整流管电压应力小,有利于变换器的优化设计.分析了该变换器的工作原理,给出了电路关键参数的设计.500 W样机试验验证了该设计的可行性.     

基于FPGA的SRM控制器研究与实现

介绍了开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)控制器目前所用的两种位置信号处理方式,及其各自存在的问题,在此基础上,提出了以现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)为位置信号处理器设计SRM控制器的方法.阐述了基于FPGA的SRM控制器的软硬件设计,给出了12/8和6/2两种结构的SRM采用该控制器电动运行的实验结果.     

混合多电平逆变器调制技术研究

基于传统混合调制策略,在混合多电平逆变器所有调制比范围内,对各单元之间不发生能量流动时的直流电源电压取值问题进行分析,并通过对传统混合调制策略下混合多电平逆变器各单元输出电压的基波分析提出一种新方法:即将2个最低压单元用载波相移调制,使其均工作在高频状态.该方法的突出优点是在各单元不发生能量流动且不出现过调制的情况下,...     

高精度逆变电源输出电压直流漂移的调偏控制

逆变器中的隔离环节、各功率器件等存在漂移和特性不对称以及正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)都会引起逆变电源输出电压的直流漂移。该文提出了一种高精度逆变电源输出电压直流漂移的调偏控制方案,系统采用基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的全数字控制。给出了直流调偏控制的基本原理及其闭环控制系统。分析了模数转换器(analogue-to-digital converters,ADC)精度与数字脉宽调制(digital PWM,DPWM)精度之间的关系,并给出了抑制极限环振荡的必要条件。提出一种提高DPWM精度的新方法,可以进一步提高直流调偏控制的精度。最后,在一台单相8重化9电平电压型逆变器的实验平台上进行实验验证,实验结果表明了该控制方案的有效性。     

高精度宽频带逆变器全数字化控制技术

针对高精度逆变器的特殊性能要求,提出了基于FPGA的全数字化控制方案.该方案既具有数字电路稳定可靠的一般特点,又具有数字控制系统可重复编程、响应快以及可并行运算等特点.给出了直流母线电压补偿和直流漂移的调偏控制原理,设计出基于FPGA的数字控制系统中反比例系数前置放大器、调偏控制以及SPWM多重化信号生成的一套全数字化...     

复合型电流质量调节装置的研究

提出了一种级联型复合电流质量调节装置主电路拓扑,与传统拓扑相对比,采用了双PWM变换技术.PWM整流器为装置提供了稳定的直流电压,实现输入功率因数近似为1,同时实现了直流电压与输出电流的解耦控制.逆变侧采用谐波与无功统一补偿的控制策略,并采用输出电流直接PI闭环反馈控制,保证良好的电流跟踪效果.最后设计了一套基于DSP+FPGA控制的低压实验原理样机,验证了所提出的主电路拓扑及控制策略的可行性和有效性.     

A new structure of three-phase five-level inverter with nested two-level cells

This paper presents a new structure of three-phase five-level inverter with a single direct current (DC) source for low- and medium-voltage applications. The proposed configuration is built with a cascade connection of two-level cells in a nested form and owns the advantages of a reduced number of passive components, total blocking voltage of the switches, and isolated DC sources. In order to make this topology attractive, a comparison is made with five-level inverter topologies proposed for low- and medium-voltage applications in recent years. The proposed circuit is powered using a single DC source and an auxiliary voltage-balancing circuit (AVBC) to maintain the desired DC-link capacitor voltages. A sinusoidal pulse width modulation (SPWM) scheme is implemented in field-programmable gate array (FPGA), using Xilinx blocks developed in MATLAB/SIMULINK environment, to control the inverter switches. The performance of the proposed topology is verified through MATLAB simulation and prototype model for a step change in load. Finally, the experimental results are presented to validate the effectiveness of the proposed topology.     

用于方波无刷电动机驱动的新型三相逆变器

针对由MOSFET组成的传统三相逆变器存在高开通损耗、高du/dt、高噪声以及高EMI等问题,提出了一种应用于永磁方波电动机驱动的三相软开关逆变器拓扑电路。依据软开关逆变理论,采用在传统三相全桥逆变电路的基础上增加辅助网络的方法,实现了三相逆变器的零电压开通。分析了软开关逆变器的工作原理,并以FPGA为主芯片,设计了基于新型逆变器的150W永磁方波无刷电动机数字控制系统。实验结果表明,新型逆变器实现了零电压开通,克服了大开通损耗、大du/dt、大噪声以及强EMI等缺点,证明了数字控制系统的正确性。     

一种新型直流环节谐振逆变器的空间矢量脉宽调制方法

为了实现一种结构简单，控制方便，高效率，高功率密度的逆变器的应用，该文提出一种适合于直流环节谐振逆变器的SVPWM的数字控制策略，使每个开关周期只需要一次谐振网络的谐振就可以实现逆变桥的三个桥臂开关管的ZVS，大大减少了谐振网络的工作次数，这对减少开关损耗，提高开关频率，提高直流母线电压利用率都有很大的好处。归纳出新型SVPWM的发生逻辑并采用FPGA产生所需的SVPWM驱动脉冲以减小DSP的计算时间开销。此新型数字控制策略与传统的数字空间矢量控制之间接口非常方便，传统SVPWM的输出可作为FPGA的输入，从而可保留传统SVPWM的控制算法部分。仿真波形和实验结果验证了新型空间矢量PWM算法的正确性和可行性。     

适用于多电平逆变器的高效空间矢量PWM实现方案

本文提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)的有效实现方案。所提方法的目的,是在不带来任何缺点的前提下减少必要的处理需求,并能够自动实现最小开关切换和直流侧电容电压最优控制的多电平开关序列。文中给出了用FPGA控制的两个30kW的三电平IGBT逆变器构成的五电平逆变器实验结果。由于简洁高效的硬件描述语言(VHDL),状态机编程使得整个实现过程非常迅速,在极高的开关频率下也可以采用成本低廉的单芯片来满足要求。     

基于FPGA的高频链逆变器控制电路的设计

高频链技术使逆变器中变压器趋向于小型、无噪声化,但增加了控制电路的设计难度。因此,针对移相PWM控制高频链周波变换型逆变器设计了一套基于现场可编程逻辑门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)的控制电路。详细介绍了逆变器的工作原理和控制电路的设计方法,其中控制电路带有电压反馈闭环,具有故障检测保护和参数显示功能。控制波形的生成、保护电路和显示译码电路全部集成于FPGA内部,大大降低了电路复杂程度。实验结果表明,电路运行稳定,适于实际应用。