采用FPGA的SPWM變頻系統(tǒng)設計
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2.5 死區(qū)時間延時模塊
比較模塊后，得到兩路SPWM序列信號(xl，xh)，用于控制電路的上下橋臂的開關。理論上，這兩路信號是完全互補的。然而，由于功率器件開通和關斷時間不完全相等，器件的關斷時間實際上要長于導通時間。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間的延時，使功率開關管導通之前確保相應的開關管已經(jīng)截止。
脈沖延時是通過上升沿實現(xiàn)的，延時時間的實現(xiàn)主要通過一個10位的加減計數(shù)器來實現(xiàn)。設死區(qū)時間為max，延時計數(shù)器計數(shù)規(guī)則如下：
(1)當輸入為0時，若計數(shù)值等于0，則計數(shù)值保持不變；否則，作減1計數(shù)；
(2)當輸入為1時，若計數(shù)值等于max，則計數(shù)值保持不變；否則，作加1計數(shù)；
(3)當輸入為1且死區(qū)計數(shù)器數(shù)值為max時，xl=0，xh=1，上橋臂導通；
(4)當輸入為0且死區(qū)計數(shù)器數(shù)值為0時，xl=1，xh=0，下橋臂導通；
(5)當死區(qū)計數(shù)器數(shù)值在0～max之間時，xl=0，xh=0，上下橋臂均截止，形成死區(qū)。
2.6 系統(tǒng)仿真
最后可以根據(jù)需要，設置時鐘、分頻、死區(qū)時間等的值。對設計進行仿真，設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，因此設計滿足要求。
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，濾波模塊直接采用Altera公司的IP核來生成。
設置參數(shù)，設計一個帶通頻率為7.5～12.5 kHz的數(shù)字濾波器，采用Hanning窗設計結(jié)構(gòu)，利用Matlab軟件的數(shù)字濾波設計分析工具，可以得到頻率衰減圖如圖6所示?？梢钥闯銎鋷ㄐЧ黠@，符合系統(tǒng)要求。
3系統(tǒng)的應用
把設計的SPWM系統(tǒng)應用于某公司設計的電磁法儀上，其主要原理就是利用專用設備向介質(zhì)體發(fā)射一個電磁場，這種迅速衰減的磁場在其周圍的介質(zhì)中感應出新的二次場。利用其原理，該儀器設計了一道發(fā)射道和三道接收道。圖7(a)是原儀器采用發(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
本文是設計了基于FPGA的SPWM可變頻系統(tǒng)，最后把系統(tǒng)成功應用到電法儀的發(fā)射模塊中。經(jīng)驗證，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)時間等的值，系統(tǒng)更人性化。系統(tǒng)稍加修改，還可應用到電機驅(qū)動或變頻電源中。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/152061.htm
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