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采用FPGA的SPWM變頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2010-03-05 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


2.5 死區(qū)時(shí)間延時(shí)模塊

比較模塊后,得到兩路序列信號(xl,xh),用于控制電路的上下橋臂的開關(guān)。理論上,這兩路信號是完全互補(bǔ)的。然而,由于功率器件開通和關(guān)斷時(shí)間不完全相等,器件的關(guān)斷時(shí)間實(shí)際上要長于導(dǎo)通時(shí)間。因此,為避免上下橋臂上功率器件瞬態(tài)短路必須提供一段時(shí)間的延時(shí),使功率開關(guān)管導(dǎo)通之前確保相應(yīng)的開關(guān)管已經(jīng)截止。

脈沖延時(shí)是通過上升沿實(shí)現(xiàn)的,延時(shí)時(shí)間的實(shí)現(xiàn)主要通過一個(gè)10位的加減計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。設(shè)死區(qū)時(shí)間為max,延時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)規(guī)則如下:

(1)當(dāng)輸入為0時(shí),若計(jì)數(shù)值等于0,則計(jì)數(shù)值保持不變;否則,作減1計(jì)數(shù);

(2)當(dāng)輸入為1時(shí),若計(jì)數(shù)值等于max,則計(jì)數(shù)值保持不變;否則,作加1計(jì)數(shù);

(3)當(dāng)輸入為1且死區(qū)計(jì)數(shù)器數(shù)值為max時(shí),xl=0,xh=1,上橋臂導(dǎo)通;

(4)當(dāng)輸入為0且死區(qū)計(jì)數(shù)器數(shù)值為0時(shí),xl=1,xh=0,下橋臂導(dǎo)通;

(5)當(dāng)死區(qū)計(jì)數(shù)器數(shù)值在0~max之間時(shí),xl=0,xh=0,上下橋臂均截止,形成死區(qū)。

2.6 仿真

最后可以根據(jù)需要,設(shè)置時(shí)鐘、分頻、死區(qū)時(shí)間等的值。對進(jìn)行仿真,設(shè)定三角波頻率為正弦波頻率的5倍,得到的仿真結(jié)果如圖5所示。

觀察圖5的輸出信號xh,xl,可以看出其脈寬是按正弦規(guī)律變化的,因此滿足要求。

2.7濾波模塊

由于數(shù)據(jù)采集過程中不可避免地存在許多干擾,有效信息被它們所掩蓋,因此必須對資料進(jìn)行提高信噪比的數(shù)字濾波處理。為了提高研發(fā)速度,濾波模塊直接Altera公司的IP核來生成。

設(shè)置參數(shù),一個(gè)帶通頻率為7.5~12.5 kHz的數(shù)字濾波器,Hanning窗設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),利用Matlab軟件的數(shù)字濾波設(shè)計(jì)分析工具,可以得到頻率衰減圖如圖6所示??梢钥闯銎鋷ㄐЧ黠@,符合要求。


3的應(yīng)用

把設(shè)計(jì)的系統(tǒng)應(yīng)用于某公司設(shè)計(jì)的電磁法儀上,其主要原理就是利用專用設(shè)備向介質(zhì)體發(fā)射一個(gè)電磁場,這種迅速衰減的磁場在其周圍的介質(zhì)中感應(yīng)出新的二次場。利用其原理,該儀器設(shè)計(jì)了一道發(fā)射道和三道接收道。圖7(a)是原儀器發(fā)射頻率為9.8 kHz的PWM波發(fā)射得到的結(jié)果,前四道是濾波前的波形圖,后四道是濾波后的波形圖??刂票鞠到y(tǒng)發(fā)射頻率為9.8 kHz進(jìn)行調(diào)試,把發(fā)射道和接收道的數(shù)據(jù)經(jīng)過串口通訊上傳到上位機(jī)上顯示,波形如圖7(b)所示。發(fā)射道經(jīng)濾波后產(chǎn)生較理想的正弦波,產(chǎn)生的三道二次場,比較圖7(a)可以看出其諧波畸變有明顯的減弱。

4 結(jié) 語

本文是設(shè)計(jì)了基于系統(tǒng),最后把系統(tǒng)成功應(yīng)用到電法儀的發(fā)射模塊中。經(jīng)驗(yàn)證,該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,比原有的PWM控制有較大的改善。另外,系統(tǒng)可以根據(jù)需要在線修改發(fā)射頻率、死區(qū)時(shí)間等的值,系統(tǒng)更人性化。系統(tǒng)稍加修改,還可應(yīng)用到電機(jī)驅(qū)動(dòng)或電源中。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/152061.htm

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