基于FPGA的载波移相PWM发生器设计

采用FPGA设计并实现了适合多电平变流器的载波移相PWM发生器。该PWM发生器采用上下位机两层结构,上位机为DSP+FPGA结构产生调制信号,下位机内部产生载波信号并输出PWM信号,上下位机间通过串行通信进行数据交换和时序同步。介绍了该PWM发生器的基本结构和设计原则,并进行了方案的设计验证。     

基于现场可编程门阵列的多路PWM波形发生器

研制了基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的多路PWM脉冲发生器。该脉冲发生器通过接口单元接收DSP写入的PWM脉冲宽度数据，然后产生PWM波形，其工作不受DSP影响。同时介绍了脉冲发生器的基本原理、硬件构成和实现方法。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。     

基于FPGA的静止补偿器PWM脉冲发生器设计

研制了基于现场可编程门阵列 (FPGA)实现的、用于± 50 0 kvar静止补偿器 (STATCOM)的 PWM脉冲发生器。该脉冲发生器通过接口单元接收 DSP写入的 PWM脉冲宽度数据 ,然后产生 PWM波形 ,其工作不受 DSP影响。同时介绍了脉冲发生器的基本原理、硬件构成和实现方法。该脉冲发生器已应用在工业和试验运行的± 50 0 kvar STATCOM中 ,实际运行经验表明 ,该脉冲发生器精度高、可靠 ,可解决非对称和无功控制不平滑问题 ,而且所研制的脉冲发生器也适用于其他类型的逆变装置。     

基于FPGA-DSP组合的三电平逆变器空间矢量发生器

多电平逆变器空间矢量的发生需要形成复杂的逆变器驱动信号。本文介绍采用FPGA与DSP的组合来实现三电平逆变器空间矢量发生的一个方法。其设计思想是DSP通过算法生成“开关状态码”,FPGA对这些“开关状态码”进行译码并得到逆变器中12个开关元件的驱动信号,从而形成空间矢量。这种三电平逆变器空间矢量发生器的实验结果体现了该方法的可行性和简易性。     

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。     

实现PWM脉宽调制的FPGA芯片研制

阐述了利用现场可编程门阵列（FPGA）器件实现脉宽调制的设计原理，方法以及由硬件描述语言（HDL）设计实现PWM。     

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.     

级联型逆变器相移PWM的相移量与输出谐波关系分析

阐述了相移PWM技术在级联型逆变器中的应用，并对相移PWM中各单体逆变器的相移与级联型逆变器输出频谱之间的关系进行了分析：当相移量为T1／m时，输出谐波频率为原有的m倍。仿真和实验结果证实了分析的正确性。     

悬浮电容混合级联式多电平逆变器的研究

在传统的级联式多电平变换器的基础上提出了一种混合主从级联式变换器。该变换器由一个传统的非对称三电平H桥和一个对称的H桥级联构成。非对称H桥作为主变流单元由直流电源直接供电;而对称的H桥作为从变流单元由一个悬浮电容提供能量。与传统的级联多电平变流器相比,在输出相同电平的情况下需要较少的器件。文中详细分析了该拓扑的工作原理和悬浮电容电压平衡的方法,并在Matlab/Simulink中进行了仿真分析。最后制作了一台实验装置,并通过现场可编程门阵列FPGA（field programmable gate array）对该实验装置实现了实时控制,通过仿真和实验结果的对比,验证了理论分析的正确性。     

双向潮流固态限流器的控制策略与试验

提出了变压器耦合三相桥式固态限流器在双向潮流情况下的控制策略,并在模型试验系统上进行了试验验证,证实了所提出的控制策略能够确保固态限流器在正常启动、运行以及故障限流情况下都有良好的控制性能和限流效果;同时对固态限流器在双侧电源场合下可能存在启动时间过长及其控制系统的抗干扰问题也进行了较为深入的分析,并提出了相应的有效解决措施.     

基于FPGA/CPLD级联多电平PWM信号快速关断控制策略

本文针对多电平变换器使能信号延迟造成PWM信号无法快速关断问题进行分析,提出一种特定形式PWM信号编解码方法.文中首先概述级联多电平电路特点与调制策略;然后,详细讨论和分析了基于DSP/FPGA/CPLD/MCU级联五电平变换器控制系统使能信号延迟的本质原因,设计出一种既能传输PWM驱动信号又能快速传输使能信号的方法,...     

一种新型的H桥级联型逆变器空间矢量控制方法

将三电平空间矢量调制方法与传统的移相式SPWM方法相结合并应用于级联型结构,提出了一种新型的多电平移相型空间矢量控制方法.提出的空间矢量控制方法在软件和硬件实现上大大简化,很容易扩展到任意电平数,可以与矢量控制、直接转矩控制等相结合应用于电机调速系统.并在3单元级联型逆变器实验装置上进行了验证.仿真和实验都证明了这种方法的正确性与可行性.     

易于FPGA实现的最优移相PWM控制策略

在综合考虑波形特性、开关损耗、电压利用率及易实现性的基础上,提出一种新的最优移相脉宽调制(PWM)控制策略。从线电压出发,指出电压利用率的提高实质上是一个非线性规划问题,并就此非线性规划问题分8种情况进行讨论,系统地分析了谐波注入正弦脉宽调制(SPWM)电压利用率可以达到的极限值。采用数字仿真得出易于现场可编程门阵列(FPGA)实现的最优移相PWM调制波数据,并对其进行频谱分析。论证了移相法和堆波法在开关损耗上的一致性,以及移相法具有开关动作均匀、易于FPGA实现的特点。最后给出了最优移相PWM策略MATLAB仿真波形以及在SIGA(system in gate array)多电平高压变频器模型机中应用的实验波形。     

大容量链式STATCOM150Hz优化PWM控制策略的研究

正在研制的±50Mvar链式静止无功发生器(Cascade STATCOM)主开关管将采用集成门极换向晶闸管(IGCT),受其开关频率限制,主逆变器的调制方式选择范围有限.本文研究大容量链式STATCOM的150Hz优化脉宽调制策略,给出了150Hz优化PWM控制的基本算法及性能的理论分析.针对链式逆变器特有的直流电容电压不平衡问题,研究了脉冲循环换位机制在直流电容电压平衡控制方面的性能.在±18kvar链式STATCOM的原理样机上实现了本文设计的150Hz优化PWM控制,实验结果表明这种控制策略能够符合工程设计要求.     

非对称结构功率单元串联多电平变频调速系统

介绍了一种非对称结构功率单元串联多电平变频调速系统,其主体结构采用单元串联级联方式,每个单元采用非对称结构的三电平方式构建,介绍了几种功率单元的几种拓朴结构以及整机的控制算法.采用此结构可以用低压器件解决高压变频问题,同时还可以使系统的结构大为简化,系统输出谐波减小.最后给出了系统实际运行的结果.     

一种基于FPGA的嵌入式实时以太网

提出了一种基于FPGA的嵌入式实时以太网。通过分析国际上多种实时工业以太网的特点,针对模块化设备对内部高速通讯的需求,设计了一种简化的实时以太网协议,并通过FPGA实现,最后通过实验进行验证;协议完全基于FPGA实现,简单可靠、通讯延时小,解决了现有工业以太网应用复杂、增加成本等问题,为高性能模块化工业控制系统奠定了通讯技术基础。     

FPGA控制的不对称多电平逆变器的设计

随着多电平技术在大容量场合的应用,不同结构的多电平拓扑结构不断被提出。论文研究一种混合级联式不对称多电平逆变器,该结构逆变器将传统H桥逆变器进行改进,与H桥相比使用相同器件时,该结构能够输出更多的电平数,或者在输出相同电平数的情况下比传统H桥级联结构使用更少的器件。该多电平逆变器由两个不对称四电平逆变器级联而成,输出电...     

基于FPGA的数字化逆变电源的嵌入式系统设计

本设计充分利用Altera公司的Cyclone Ⅱ系列FPGA的特性,构建了逆变电源的嵌入式控制系统.本设计在FPGA中实现数字化的PI和数字化的PWM控制.数字化控制实现了焊接过程信息实时采集处理,而且对输出电流有很好的控制.