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基于FPGA的脉宽调制技术的仿真与研究

发布时间:2018-03-29 10:47

  本文选题:Simulink 切入点:PWM技术 出处:《青岛科技大学》2016年硕士论文


【摘要】:随着电力电子技术快速发展,电力电子设备的应用范围也越来越广。脉宽调制技术作为电力电子技术中非常重要的一部分,因而也变得越来越重要,其不论是控制方案的种类,还是控制系统的整体性能都在不断提高。采用传统的DSP来实现PWM技术,其电路结构十分复杂。而采用FPGA器件产生PWM,不仅具有高精度和响应速度快的优点,还可以使产生的PWM周期变化控制在微秒到秒的范围内,这是DSP难以实现的。由于FPGA可将整个系统设计于同一芯片中,实现片上系统SOC,从而大大缩小其体积。因此采用高集成度、高速的现场可编程门阵列FPGA为实现高速、高精度PWM提供了保证。论文以此为背景开展的研究工作如下:第一,针对现代电力电子控制技术的发展状况和需求,深入研究了几种常用的PWM控制技术数学模型;利用仿真软件MATLAB对各种控制技术的数学模型进行系统仿真建模,并利用System Generator工具完成数学模型到SG模型的转化。第二,研究了基本的PWM控制技术的主要环节建模方法,在SG模型的仿真环境中完成具体参数的设置,利用SG模块得到各种PWM控制技术的Verilog语言描述,在此基础上进行编译、综合和仿真测试后完成各种调制算法的FPGA硬件实现。第三,脉宽调制技术FPGA实现的关键在于控制算法的Verilog代码转化,本次研究利用Xilink的System Generator工具完成控制算法向Verilog代码的转换,完美的解决了这一难点,省去了复杂的人工编程,有效的缩短了开发周期。通过Simulink和System Generator仿真波形的比较分析,所得的输出脉冲完全一致,验证了本次研究的正确性。
[Abstract]:With the rapid development of power electronics technology, the application of power electronic equipment is becoming wider and wider. As a very important part of power electronics technology, pulse width modulation technology has become more and more important, regardless of the type of control scheme. The whole performance of the control system is improving continuously. The circuit structure of using traditional DSP to realize PWM technology is very complicated. The FPGA device not only has the advantages of high precision and fast response, but also has the advantages of high precision and high response speed. The PWM cycle can be controlled in the range of microsecond to second, which is difficult for DSP to realize. Because FPGA can design the whole system in the same chip and realize the system on a chip, the volume of the system can be greatly reduced. Therefore, the high integration level is adopted. The high speed field programmable gate array (FPGA) provides the guarantee for realizing high speed and high precision PWM. The research work based on this background is as follows: first, aiming at the development and demand of modern power electronic control technology, In this paper, several commonly used mathematical models of PWM control technology are deeply studied, and the mathematical models of various control technologies are simulated and modeled by simulation software MATLAB, and the transformation from mathematical model to SG model is completed by using System Generator tool. The main link modeling method of basic PWM control technology is studied. The specific parameters are set up in the simulation environment of SG model. The Verilog language description of various PWM control technologies is obtained by using SG module and compiled on this basis. After synthesis and simulation test, the FPGA hardware implementation of various modulation algorithms is completed. Thirdly, the key of FPGA realization of pulse width modulation technology lies in the Verilog code transformation of the control algorithm. This study uses the System Generator tool of Xilink to complete the conversion of the control algorithm to Verilog code. This problem is solved perfectly, the complicated manual programming is eliminated, and the development cycle is shortened effectively. By comparing and analyzing the simulation waveforms of Simulink and System Generator, the output pulse is completely consistent, which verifies the correctness of this research.
【学位授予单位】:青岛科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN787.2

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本文编号:1680799

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