FPGA控制的智能化節(jié)能設備
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3.3 幅度調節(jié)模塊
幅度調節(jié)模塊是控制正弦波的輸出幅度，從而控制SPWM的脈沖寬度，實現(xiàn)自降壓功能。這一功能是通過乘法器來實現(xiàn)的，具體實現(xiàn)方法是先乘上一個攜帶調制信號的數(shù)，范圍從 00H到3FFH，然后再除以3FFH即可。在本系統(tǒng)中，采用的是ALTERA公司已定義好的乘法器宏模塊。它具有高效率和高可靠性，而且是優(yōu)化的模塊，有較快的反應時間，可以滿足系統(tǒng)的高效要求。通過外接的采樣電壓決定 Au_d，控制電壓的上升或降低；通過 555定時器的脈沖驅動AD，實現(xiàn)定時調壓。在本系統(tǒng)中，降壓幅度可精細到0.2V，所以不會產(chǎn)生突變。在此，電壓的調高主要用于供電的突然降低情況下的保護，保證路燈的照明。
3.4 死區(qū)控制
為了保護 IGBT，防止上下橋臂同時導通而燒毀器件，設計了死區(qū)模塊，它可根據(jù)實際需要設置死區(qū)時間，在本文中死區(qū)時間為 200 ns。死區(qū)發(fā)生器由死區(qū)計數(shù)器和一些組合邏輯組成，使同相的上下橋臂驅動信號錯開一個死區(qū)時間，以防止功率器件短路。圖 4所示的為放大后具有死區(qū)時間的局部波形。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/191958.htm
4 實驗結果
本系統(tǒng)選用的是 ALTERA公司的 Cyclone系列的 EP1C3T144C8芯片，操作系統(tǒng)為 Quartus II 6.0。但由于 Quartus II軟件自帶的波形仿真系統(tǒng)無法觀察內部信號波形以及正弦波和三角波的模擬顯示，所以采用第三方仿真軟件 ModelSim進行波形仿真，它可以直觀地看到各個內部節(jié)點處的波形，并且可以實現(xiàn)模擬信號輸出。完整的 SPWM仿真波形如圖 5所示。此仿真圖是在載波頻率為 5KHz情況下的采樣結果。將六路 SPWM波分別加至三相 IGBT逆變器上，經(jīng)電感濾波后即可產(chǎn)生大功率的純正弦波來驅動路燈系統(tǒng)。
5 結束語
利用 FPGA的高速、高集成度、易于編程的特點并結合 DDS的高精度優(yōu)點，設計了一個 SPWM控制器，使得用戶可以根據(jù)實際需要高速、高效地控制系統(tǒng)。本設計不僅可用于路燈的節(jié)能方面，稍加修改即可用于工廠電機的變頻節(jié)能控制，具有廣闊的應用前景。本文作者的創(chuàng)新點：以高速、高集成度的 FPGA芯片 EP1C3T144C8作為控制核心，結合 DDS和 SPWM技術實現(xiàn)大功率可調電源，滿足了路燈系統(tǒng)節(jié)能調壓和智能化的工作要求，適應了我國節(jié)能的發(fā)展方向。
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