如今电力电子电路的控制旨在实现高频开关的计算机控制,并向着更高频率、更低损耗和全数字化的方向发展。现场可编程门阵列器件(Field Programmable Gate Arrays)是近年来崭露头角的一类新型集成电路,它具有简洁、经济、高速度、低功耗等优势,又具有全集成化、适用性强,便于开发和维护(升级)等显著优点。与单片机和DSP相比,FPGA的频率更高、速度更快,这些特点顺应了电力电子电路的日趋高频化和复杂化发展的需要。因此,在越来越多的领域中FPGA得到了日益广泛的发展和应用。 本文提出了一种采用现场可编程门阵列(FPGA)器件实现数字化变频调速控制系统的设计方案。该系统能产生三相六路正弦脉宽调制(SPWM)波形;调制频率范围为0~4KHZ,分7级控制;16位的速度控制分辨率;载波频率分8级控制,最高可达24KHZ;系统接口兼容Intel系列和Motorola系列单片机;该系统控制简单、精确,易修改,可现场编程;同时具有脉冲延时小、最小脉冲删除、过压和过流保护功能等特点,可应用于PWM变频调速系统的全数字化控制。文中对方案的实现进行了详细的论述,主要包括系统设计的理论分析,系统结构设计及在FPGA硬件上的实现,最终验证了该控制系统的可行性和有效性。 数字化设计是本系统的特点,系统最终生成的三相SPWM脉冲是基于三相正弦调制波和三角载波比较得到的。设计时,充分结合FPGA器件的结构特点,利用一种改进结构的数字控制振荡器(NCO)来产生正弦波样本,在一定程度上解决了传统NCO产生正弦波的精度和频率相互制约的问题;把分时复用数字通信原理结合到系统的设计中,设计出分时运算电路,使得系统在同步时钟下,生成三相正弦调制波而不影响系统的速度,同三角载波逻辑比较后,最终得到三相SPWM脉冲序列。
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在步进电机驱动方式中,效果最好的是细分驱动,当今高端的步进电机驱动器基本都采用这种技术。步进电机的细分驱动技术是一门综合了数字化技术、集成控制技术和计算机技术的新技术,被广泛应用于工业、科研、通讯、天文等领域。 本文设计了一种基于DSP以及FPGA的两相混合式步进电机SPWM(正弦脉宽调制)波细分驱动系统。在DSP系统中采用TMS320I.F2407A微控制器作为核心控制器件,用软件产生SPWM波;在FPGA系统中采用FPGA芯片,通过VerilogHDL语言,实现了SPWM波;在功率驱动级电路上采用双极性H桥的驱动方式。最终实现了对两相混合式步进电机SPWM波细分驱动,大大提高了步进电机的运转性能。 本文介绍了两相混合式步进电机的工作原理、控制原理以及细分驱动的基本原理。通过对恒转矩细分驱动的分析,提出了两相混合式步进电机SPWM波细分驱动的方案,并给出了SPWM波产生的数学模型。最后,对步进电机的SPWM波细分驱动系统进行了实验测量,给出了实验结果。 实验的结果表明,设计的基于DSP与FPGA的SPWM波细分驱动系统可以很好地克服电机低频振荡的问题,提高电机在中、低速运行的性能。电机的扫描范围与理论值基本接近;微步距在误差允许的范围内也基本可以满足要求。
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为了满足市场需要,研制了+,%-#’" 直流脉冲氩弧焊机,并对该焊机的电路组成及工作原理进行了介绍,对./0 脉宽调制技术做了较详细的分析。实践表明,该焊机满足设计要求,具有体积小、质量轻、高效节能等
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SA4828 是由英国MITEL 公司推出的一种三相脉宽调制波发生器,它采用不对称规则采样SPWM算法,通过存储在片内ROM 中的调制波与片内产生的三角形载波比较,生成SPWM输出脉冲。SA4
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变频技术作为现代电力电子的核心技术,集现代电子、信息和智能技术于一体。而SPWM(正弦波脉宽调制)波的产生和控制则是变频技术的核心之一。本文对SPWM 波形生成的三种算法--对称规则采样法、不对称规则
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本文主要介绍了如何运用可编程逻辑器件(FPGA)实现电机的变频调速控制系统。 目前,电机控制芯片主要有两种选择。一种是专用集成芯片(ASIC),一种是单片机(MCU)或数字信号处理器(DSP)。而FPGA的数字资源丰富、工作频率高、可在系统编程等特点使得开发灵活、开发周期相对短,可以取代前二种通用的方式。本文利用80C196KC和FPGA控制感应电机,简化了硬件和软件设计,并充分利用了FPGA的快速性,利用FPGA,除本身可以用来控制电机以外:可以制成通用的“IP核”应用到MCU(或DSP),或是作为片内外设,这样就节约了片内资源;另外,它还是ASIC设计的验证的必经阶段,这是本文选题和工作的意义。本文设计的FPGA调速控制系统以及2个IP核,下载到芯片,通过验证。 本文第一章绪论介绍了可编程逻辑器件的发展、应用,以及EDA的发展历程,还介绍了ASIC等。针对FPGA的快速发展,论述了它在变频调速技术应用中的优势。 第二章介绍了交流电动机变频调速技术及其相关技术的发展和应用情况。着重介绍了电压空间矢量调制方式,以及矢量控制技术、技术发展。 第三章详细介绍了SVPWM调速系统整个系统的FPGA设计,给出了设计思路、具体方案、逻辑时序分析;最后给出了软件仿真结果和实验波形对照。文中还给出了SVPWM调速系统运用的FPGA设计结果,驱动电机,得到实验波形。论证了FPGA在调速系统应用中的可行性和意义。 第四章介绍了作者针对课题相关的一些内容所设计出的IP核,给出的实验结果等。 论文最后,对本课题所做的工作进行了简单的总结。
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传感器是测控系统的重要组成部分,但有些传感器,如增量式或绝对式旋转编码器,因无配套的二次仪表,给使用带来不便。有些传感器虽然可以买到配套的仪表,但价格昂贵,功能单一且功能无法扩展。为此,本课题以设计一种通用性强,功能扩展方便的测量仪表为目的,将计算机技术与嵌入式微处理器技术用于测量仪表当中,设计一种基于ARM的嵌入式智能仪表。课题主要研究工作包括: 1.在分析比较各种二次仪表功能的基础上,提出了基于ARM的嵌入式智能仪表设计方案。搭建了仪表的硬件平台。 2.软件设计实现了μC/OS-Ⅱ嵌入式系统在ARM7微控制器上的移植。在此基础上,对嵌入式系统进行了一定的扩展,编写了LCD驱动程序,调用了串口通信,A/D转换等模块的API函数,建立了多任务环境,使仪表兼具PWM脉宽调制功能、数据采集、显示和传输功能。 3.通过增量式、绝对式旋转编码器实验、转矩转速传感器实验、输出模拟信号的角度传感器实验和PWM输出实验验证仪表的功能。 RTOS平台的构建,降低了软件设计的复杂度,提高了系统的实时性和灵活性,缩短了开发周期。经过实验验证,该仪表能够准确测定频率信号、模拟信号及数字信号。
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现场可编程门阵列器件(FPGA)是一种新型集成电路,可以将众多的控制功能模块集成为一体,具有集成度高、实用性强、高性价比、便于开发等优点,因而具有广泛的应用前景。单相全桥逆变器是逆变器的一种基本拓扑结构,对它的研究可以为三相逆变器研究提供参考,因此对单相全桥逆变器的分析有着重要的意义。 本文研制了一种基于FPGA的SPWM数字控制器,并将其应用于单相逆变器进行了试验研究。主要研究内容包括:SPWM数字控制系统软件设计以及逆变器硬件电路设计,并对试验中发现的问题进行了深入分析,提出了相应的解决方案和减小波形失真的措施。在硬件设计方面,首先对双极性/单极性正弦脉宽调制技术进行分析,选用适合高频设计的双极性调制。其次,详细分析死区效应,采用通过判断输出电压电流之间的相位角预测桥臂电流极性方向,超前补偿波形失真的方案。最后,采用电压反馈实时检测技术,对PWM进行动态调整。在控制系统软件设计方面,采用FPGA自上而下的设计方法,对其控制系统进行了功能划分,完成了DDS标准正弦波发生器、三角波发生器、SPWM产生器以及加入死区补偿的PWM发生器、电流极性判断(零点判断模块和延时模块)和反馈等模块的设计。针对仿真和实验中的毛刺现象,分析其产生机理,给出常用的解决措施,改进了系统性能。
上传时间: 2013-07-06
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感应电机由于具有可靠性好、结构简单、价格低廉和体积小等优点,成为生产实践中应用最广泛的一种电动机。然而,感应电机是一个多变量、强耦合、非线性的时变系统,这使得感应电机的控制十分复杂,尤其是在对控制精度要求比较高的场合,设计出高精度的感应电机控制系统变得非常困难。 针对高精度感应电机控制较困难的问题,本文分析了感应电机的数学建模方法及电机控制策略问题。在对感应电机的数学模型进行了数学推导的基础上,在Matlab/Simulink平台上建立了感应电机的电机模型,提出了一种感应电机控制系统仿真建模的新方法。对常用的数字脉宽调制方法进行了数学推导及仿真研究,并将模糊控制理论应用于感应电机的变频调速系统中,改善了传统PI控制器超调较大、响应较慢、鲁棒性差的缺点。仿真结果验证模糊PI控制方案的优越性。 在感应电机建模仿真的基础上,根据高精度感应电机控制器的需求及FPGA的特点,本文提出感应电机控制器的的设计方案。按照FPGA模块化设计思想,将整个系统进行了合理的划分,对SVPWM、Park变换、模糊PI控制器、反馈速度测量等重要模块的FPGA硬件实现算法进行了深入的研究。并在一些模块算法的设计上提出了自己的思路。各模块在Modelsim平台上完成功能仿真后并下载到Spartan-3E开发板上完成硬件验证。
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什么是PWM控制 Pulse Width Modulation -- 脉宽调制 /脉冲宽度调制
标签: PWM
上传时间: 2013-04-24
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