基于CORDIC算法的SPWM控制器研究与设计
发布时间：2021-02-25 13:42
家用电子产品的发展要求为其配套的电机成本和功耗应尽可能小,SPWM控制的单相电机具有成本低、结构简单和噪声小等诸多优势,已成为低成本家用设备中电机调速的首选。而SPWM控制器不仅可以应用在电机调速设备中,还可在逆变器中使用,极大的提升了控制器的应用范围。因此,研究SPWM控制器具有重要理论研究意义和工程应用价值。通过分析全桥电路的结构和工作原理,确定了 SPWM控制器的整体设计方案,并按照控制器所要实现的具体功能将其划分为若干模块进行模型建立与设计。通过对传统查表法产生数字正弦波的原理进行分析,得出传统査表法在集成电路设计中占用芯片资源偏大,从而设计了一种容易集成化实现的基CORDIC（Coordinate Rotation Digital Computer）算法的高精度数字正弦波产生电路,并在该电路的基础上构建了一种高拟合度的SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）产生电路。分析了产生死区时间的具体工作原理,在传统死区时间产生电路的基础上设计了一种新型死区时间调节电路,其死时间仅由电路的工作频率决定,极大的提高了电路灵活性。针对单峰值采样方式所存...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CORDIC算法的迭代模型图
2 SPWM 控制器系统建模与分析2 SPWM 控制器系统建模与分析通过对 SPWM 控制器系统建模可进一步了解控制器的组成与实现方式，从而为控制器的具体电路设计提供可靠的理论支撑。本章对 SPWM 驱动下的全桥电路工作原理进行了分析，并建立了全桥电路的闭环控制模型，最终确定了文中所示的 SPWM 控制器方案。2.1 SPWM 驱动全桥电路工作原理分析全桥电路及其相关信号波形如图 2.1 所示。其中，图 2.1（a）中 S1、S2、S3、S4为开关管，C 为输入储能滤波电容，D1、D2、D3、D4为续流二极管，R、L 代表感性负载，Ub1~Ub4是带死区时间的 SPWM 驱动信号。以图 2.1（a）中的标识符号为准，各开关管的栅极驱动信号 Ub1~Ub4以及输出电压 uo、输出电流 io波形如图 2.1（b）所示。
(a) 全桥等效电路 (b) 全桥电路等效模型图 2.2 SPWM 驱动全桥电路及其开环等效模型基于基尔霍夫电压定理和电流定理，可以得到全桥电路小信号模型关系式为：1 1C1 1OL OO OLin O Ldui idt Cdi ru u idt L L L (2将全桥电路等效为一个双输入、单输出的二阶系统，并取电容电压Ou 和电感电流为状态变量，其状态空间表达式为：1 10 0x1 1010OinO OLOOLC uCuiirL L Luyi (2
【参考文献】：
期刊论文
[1]单相光伏系统的逆变器控制方法[J]. 王宁. 集成电路应用. 2018(12)
[2]基于FPGA的CORDIC算法实现[J]. 蔡权利,高博,龚敏. 电子器件. 2018(05)
[3]一种单相全桥逆变电路算法的仿真分析[J]. 毕磊,张彦. 舰船电子工程. 2018(10)
[4]基于FPGA的逆变器桥臂实时仿真模型[J]. 马海心. 价值工程. 2018(30)
[5]单相UPS主逆变电路控制策略研究[J]. 陈瑞霞. 机械管理开发. 2018(06)
[6]一种用于单相/三相变换的新型电力电子变换技术[J]. 朱永强,贾利虎,谢文超,何光泉,王银顺. 电工技术学报. 2018(07)
[7]基于FPGA的变频电源系统设计[J]. 华磊. 仪器仪表与分析监测. 2017(03)
[8]正弦波输出的单相逆变电源设计[J]. 张汉年,鲍安平,徐开军. 电子测试. 2017(13)
[9]一种全数字控制两级级联大功率开关电源[J]. 许卫革,蒋和全. 微电子学. 2017(03)
[10]免缩放因子CORDIC算法改进及FPGA实现[J]. 张存生,张德学,王超,韩学森,冀贞贤,杜飞飞. 中国集成电路. 2017(03)
硕士论文
[1]基于CORDIC算法的超声相控阵信号处理技术研究[D]. 宋定昆.华南理工大学 2018
[2]基于FPGA的数字信号合成技术性能分析[D]. 李佳憬.北京邮电大学 2018
[3]数字式单相逆变电源优化控制技术的研究[D]. 任苗苗.天津工业大学 2017
[4]基于FPGA特种电源的研制及控制算法的应用研究[D]. 潘泽跃.中国科学技术大学 2016
[5]基于FPGA的脉宽调制技术的仿真与研究[D]. 何会斌.青岛科技大学 2016
[6]基于改进CORDIC算法的直接数字频率合成器的ASIC实现[D]. 张瑞涛.电子科技大学 2016
[7]基于CORDIC算法的DDS研究及FPGA实现[D]. 赵宁.东北大学 2015
[8]单相数字控制逆变电源的设计与实现[D]. 孙先瑞.东北大学 2013
[9]基于FPGA的单相逆变电源研究与设计[D]. 唐昊.东北大学 2013
[10]基于FPGA的SPWM逆变电源设计[D]. 范怀科.宁波大学 2013
本文编号：3051057
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CORDIC算法的迭代模型图
2 SPWM 控制器系统建模与分析2 SPWM 控制器系统建模与分析通过对 SPWM 控制器系统建模可进一步了解控制器的组成与实现方式，从而为控制器的具体电路设计提供可靠的理论支撑。本章对 SPWM 驱动下的全桥电路工作原理进行了分析，并建立了全桥电路的闭环控制模型，最终确定了文中所示的 SPWM 控制器方案。2.1 SPWM 驱动全桥电路工作原理分析全桥电路及其相关信号波形如图 2.1 所示。其中，图 2.1（a）中 S1、S2、S3、S4为开关管，C 为输入储能滤波电容，D1、D2、D3、D4为续流二极管，R、L 代表感性负载，Ub1~Ub4是带死区时间的 SPWM 驱动信号。以图 2.1（a）中的标识符号为准，各开关管的栅极驱动信号 Ub1~Ub4以及输出电压 uo、输出电流 io波形如图 2.1（b）所示。
(a) 全桥等效电路 (b) 全桥电路等效模型图 2.2 SPWM 驱动全桥电路及其开环等效模型基于基尔霍夫电压定理和电流定理，可以得到全桥电路小信号模型关系式为：1 1C1 1OL OO OLin O Ldui idt Cdi ru u idt L L L (2将全桥电路等效为一个双输入、单输出的二阶系统，并取电容电压Ou 和电感电流为状态变量，其状态空间表达式为：1 10 0x1 1010OinO OLOOLC uCuiirL L Luyi (2
【参考文献】：
期刊论文
[1]单相光伏系统的逆变器控制方法[J]. 王宁. 集成电路应用. 2018(12)
[2]基于FPGA的CORDIC算法实现[J]. 蔡权利,高博,龚敏. 电子器件. 2018(05)
[3]一种单相全桥逆变电路算法的仿真分析[J]. 毕磊,张彦. 舰船电子工程. 2018(10)
[4]基于FPGA的逆变器桥臂实时仿真模型[J]. 马海心. 价值工程. 2018(30)
[5]单相UPS主逆变电路控制策略研究[J]. 陈瑞霞. 机械管理开发. 2018(06)
[6]一种用于单相/三相变换的新型电力电子变换技术[J]. 朱永强,贾利虎,谢文超,何光泉,王银顺. 电工技术学报. 2018(07)
[7]基于FPGA的变频电源系统设计[J]. 华磊. 仪器仪表与分析监测. 2017(03)
[8]正弦波输出的单相逆变电源设计[J]. 张汉年,鲍安平,徐开军. 电子测试. 2017(13)
[9]一种全数字控制两级级联大功率开关电源[J]. 许卫革,蒋和全. 微电子学. 2017(03)
[10]免缩放因子CORDIC算法改进及FPGA实现[J]. 张存生,张德学,王超,韩学森,冀贞贤,杜飞飞. 中国集成电路. 2017(03)
硕士论文
[1]基于CORDIC算法的超声相控阵信号处理技术研究[D]. 宋定昆.华南理工大学 2018
[2]基于FPGA的数字信号合成技术性能分析[D]. 李佳憬.北京邮电大学 2018
[3]数字式单相逆变电源优化控制技术的研究[D]. 任苗苗.天津工业大学 2017
[4]基于FPGA特种电源的研制及控制算法的应用研究[D]. 潘泽跃.中国科学技术大学 2016
[5]基于FPGA的脉宽调制技术的仿真与研究[D]. 何会斌.青岛科技大学 2016
[6]基于改进CORDIC算法的直接数字频率合成器的ASIC实现[D]. 张瑞涛.电子科技大学 2016
[7]基于CORDIC算法的DDS研究及FPGA实现[D]. 赵宁.东北大学 2015
[8]单相数字控制逆变电源的设计与实现[D]. 孙先瑞.东北大学 2013
[9]基于FPGA的单相逆变电源研究与设计[D]. 唐昊.东北大学 2013
[10]基于FPGA的SPWM逆变电源设计[D]. 范怀科.宁波大学 2013
本文编号：3051057
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