基于FPGA的多脉波电力电子变流设备控制器研究

发布时间：2021-08-27 03:19

　　在电力电子变流设备的实际应用过程中,为了进一步提高系统运行的稳定性、实现控制的数字化和智能化,晶闸管正常工作所必需的高性能智能数字触发器,日益成为当今主功率器件为晶闸管的电力电子变流设备研究的重要方向。本论文在详细分析了晶闸管触发器的发展历程和趋势的基础上,结合国内某研究院拟建设的一套150V/40kA单机24脉波运行的整流电源系统的需求,研制出一种能够实现脉冲移相、脉冲分配、相序自适应、缺相保护、过压、过流、外部故障、人机交互等功能于一体的高性能晶闸管数字触发器。设计过程中采用FPGA作为核心控制器件,再辅以DSP进行DMA初始化、信号调理、PID控制和数据处理,同时配以同步电路、电源电路、保护电路、脉冲隔离驱动、串口通信电路等来完成硬件的设计,并借助C语言和VHDL语言对脉冲调制、双窄脉冲形成以及触发精度等进行实现,再通过软件仿真进行相关功能的仿真验证,最后是对控制器进行脉冲触发调试、脉冲移相调试和相序自适应调试。通过一系列的试验以及对试验波形和仿真结果的分析表明:该晶闸管触发器能够准确产生对称性好、响应速度快的24路触发脉冲,达到控制灵活、可靠、精度高、输出波形对称度好、减少交流... 

【文章来源】：西安石油大学陕西省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的意义
    1.2 晶闸管触发器技术的发展现状
    1.3 晶闸管触发器技术的发展趋势
    1.4 本论文的主要内容
    1.5 本章小结
第二章 晶闸管数字触发器总体设计目标
    2.1 晶闸管数字触发方式的分类
    2.2 晶闸管数字触发器的技术指标
        2.2.1 对触发脉冲的基本要求
        2.2.2 触发相位控制角α的分辨率
        2.2.3 触发脉冲的不对称性
        2.2.4 触发器的响应时间
        2.2.5 控制器工作模式要求
        2.2.6 系统保护要求
        2.2.7 人机交互要求
    2.3 本章小结
第三章 控制器总体系统构成及硬件电路设计
    3.1 系统总体方案设计
    3.2 系统主要功能模块的硬件电路设计
        3.2.1 同步电路设计
        3.2.2 DSP部分电路设计
        3.2.3 FPGA部分电路设计
        3.2.4 通信电路设计
        3.2.5 信号调理电路设计
        3.2.6 脉冲输出隔离驱动电路
        3.2.7 过流保护电路
        3.2.8 电源电路设计
    3.3 本章小结
第四章 控制器触发单元的软件设计
    4.1 FPGA开发软件的实际应用
    4.2 移相模块设计
    4.3 脉冲信号生成模块
    4.4 脉冲组合控制模块
    4.5 FPGA整体设计实现和时序仿真
    4.6 本章小结
第五章 实验结果及分析
    5.1 硬件调试试验方法及条件介绍
        5.1.1 硬件调试前准备
        5.1.2 控制器硬件电路调试
    5.2 硬件调试波形及分析
        5.2.1 控制器触发脉冲调试
        5.2.2 晶闸管触发脉冲的移相调试
        5.2.3 触发脉冲相序自适应调试
        5.2.4 用于三相桥式全控整流电路中的试验波形及分析
    5.3 输出脉冲精度及触发角延时分析
        5.3.1 输出脉冲精度分析
        5.3.2 触发角延时分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 本论文所做工作
    6.2 获得的结论
    6.3 应继续研究的问题
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
附录



本文编号：3365539