基于FPGA控制的三相PWM逆变器控制研究

发布时间：2017-08-23 05:10

  本文关键词：基于FPGA控制的三相PWM逆变器控制研究

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【摘要】：现代社会的不断发展,人们对性能较高性能逆变器的研究以及开发愈发的关注,在过去人们对电子产品的大量不科学滥用,造成了电网的谐波污染变得极其严重,全数字控制器已经成为人们眼中的焦点,逐渐取代了原先备受瞩目的模拟控制时代。逆变技术的不断更新,人们对其的要求越发的严格和苛刻,在直流转变成交流电的过程中,三相恒压恒频逆变器能够很好完成要求,已经被大量的使用在相关领域当中,在此次设计中我们使用相对来说比较成熟的三相电压型逆变电路。我们逐步对该系统的各个模块进行了初步的了解,不论是其各个部分所起作用的划分,还是整个总模块的科学优化,硬件设计的选取,以及后面操作起来的流水线。为了使逆变器来控制的波形的精确度提高,该设计采用FPGA芯片来对多谐振数字控制器进行实现。该芯片不仅可以进行各方面控制还可以实现一定的调制,关于逆变控制器由FPGA来进行控制的大致方法以及对部分模块的介绍与了解,选取怎样类型的器件规格和技术方案,并且在整个大致过程中,对该芯片的设计流程进行描述。在翻阅资料对锁相环及在控制器相关知识进行一定的了解,进而进行研究看如何设计比较合理,对一些模块进行了仿真模拟,在逆变技术中进行对数子锁相技术的完成。在进行锁相过程中,我们需要保证该逆变电路的输出电压必须和同步信号是步调一致的。我们了解到利用EDA手段的的一种方案,是通过使用全数字化手段的方法来进行操作的,借助计数器以及使用查表的手段,我们会得知相关算法根据数字化正弦信号设计出来的。调制得到的正弦信号的幅值以及平率,加上HDL语言的自身比较好的特点,对在以FPGA为基础的数字信号发生器的设计。相对其他方法,此方法具有较强的实际意义。
【关键词】：逆变器 FPGA SPWM
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-16
• 1.1 本课题的研究背景12-13
• 1.2 本课题的研究特点13-14
• 1.3 本课题的研究意义14
• 1.4 本论文主要工作14-16
• 2. 系统设计组成及原理16-26
• 2.1 总体方案设计16-17
• 2.2 逆变器实现原理17
• 2.3 逆变模块的实现17-18
• 2.4 控制单元的介绍18-19
• 2.5 脉宽调制技术的介绍19-20
• 2.6 脉宽调制技术的工作原理20-21
• 2.7 SPWM的实现方法21-23
• 2.7.1 单极性SPWM21
• 2.7.2 双极性SPWM21-23
• 2.8 逆变器驱动电路及原理23
• 2.9 LC滤波模块23-24
• 2.10 AD采样模块24-25
• 2.11 逆变器的控制以及实现25
• 2.12 本章小结25-26
• 3 基于FPGA的逆变控制器设计方案26-32
• 3.1 逆变控制器设计26-27
• 3.2 FPGA器件的选择27-28
• 3.3 FPGA的设计流程28-30
• 3.4 硬件描述语言VHDL30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 4 硬件电路设计32-36
• 4.1 逆变电路设计32-33
• 4.2 驱动电路设计33
• 4.3 采样降压电路设计33-34
• 4.4 AD转换电路设计34
• 4.5 电源模块设计34
• 4.6 本章小结34-36
• 5 系统软件设计和应用于UPS仿真及实验结果36-46
• 5.1 软件部分设计36
• 5.2 FPGA程序RTL级结构36-37
• 5.3 SPWM程序仿真结果37-38
• 5.4 UPS及逆变器在其中的作用38-39
• 5.5 应用于UPS的逆变器控制系统仿真39-42
• 5.6 逆变器控制信号和开关实验波形42-44
• 5.7 逆变器输出电压电流实验波形44-45
• 5.8 本章小结45-46
• 6 总结46-48
• 参考文献48-50
• 致谢50-52
• 作者简介及读研期间主要科研成果52

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本文编号：723141