spwm脉宽调制控制系统设计

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1、SPWM脉宽调制控制系统设计一、作品名称：SPWM脉宽调制控制系统设计二、原理：脉宽控制技术(PWM)是非常重要的电力电子控制技术，对提高电力电子装置的性能，促进电力电子技术的发展有着巨大的推动作用。其中，正弦脉宽调制技术(SPWM)是应用最广泛的PWM技术。SPWM(SinusoidalPWM)在高性能电机驱动、步进电机细分控制、变频电源、电力电子逆变控制等方面有重要的应用。特别是随着FPGA技术进入这一行业，使SPWM技术的应用更有了长足的进步，使其得到了更高效、更深入和更广泛的应用。相对于空间矢量PWM、随机采样PWM、电流滞环PWM、自然采样PWM、等面积采样PWM或规则采样等

2、方式的PWM,正弦采样的PWM在逆变控制等技术应用中，产生的谐波含量最小，因此应用也最广泛。数字方式产生SPWM波的原理如阁1-1所示，其中等腰三角波是载波，正弦波是调制波，当这两路信号经过一个数字比较器后输出图1-1下方的脉冲波形，即SPWM波。当正弦波大于三角波时，比较器输出1,反之输出0。三角波与正弦波的频率比称为载波比；它们的频率如果等比例增减则为同步调制方式，否则就是异步调制方式。载波频率通常为数十KHz,载波比为数百。阁1-6是基于5E4■系统的SPWM波发生器的基本电路图。其中PLL20输出两路吋钟，一路C0,输出3.6MHz,为三角波信号发生器提供载波时钟；另一路C1输

3、出200kHz,为正弦波调制信号提供时钟。CNT10B是10位计数器，其一为三角波发生模块TRANG提供递增数据。另一CNT10B是正弦波数据ROM的地址发生器。ROM10模块的数据可用生成的mif生成器产生，深度是1024,数据宽度是10位。当下载图1-6的设计于5E+系统后，利用逻辑分析仪进行分析，看SignalTapII实测的波形与阁1-1的波形是否有很好的对应关系。图1-1SPWM波生成原理图步骤1、打开QuartusII，进入图形编辑器。存入新创建的文件夹sinusoidalPWM中，取名为SPWM，并把它创建工程。分别定制PLL20、CNT10B、ROMIO、CMP1模块。

4、(1)定制PLL20模块。如图1-2所示:PLL20JncIkOClkRatioPh(dg)DC⑺cO9/500.0050.00cl1/1000.0050.00incIkOfrequency:20.000MH2Operationfutode:NormalCNT10B>clockupcounteq[9..O]CycloneIII图1-2PLL20的定制图1-3CNT10B的定制(2)定制CNT10B模块。如图1-3所示：(3)定制ROM10模块(注意要先生成的M1F文件)。如图1-4所示:、.address[9..O]ROM10q[9..0kMly/<、clock/Blocktype:M

5、9KCMP1unsignedcomparedataa[9..O]datab[9..O]aleb>clock图1-4ROM10的定制图1-5CMP1的定制(4)定制CMP1模块。如图1-5所示：(5)定制三角波发生器模块。文本编辑如下，生成TRANG三角波发生器模块。LIBRARYieee;USEieee.std_logic_l164.all;USEieee.std_logic_unsigned.all;USEieee.std_logic_arith.all;ENTITYTRANG3ISPORT(ADR:INstd_logic_vector(9downto0);OUTD:OUTstd_l

6、ogic_vector(9downto()));ENDTRANG3;ARCHITECTURErtlOFTRANG3ISSIGNALOT1:std_logic_vector(9downto0);SIGNALCC:std_logic_vector(10downto0);BEGINprocess(ADR，CC)beginIF(ADR

7、;endprocess;OUTD<=OT1;ENDrtl;2、把生成的各个模块连接起来，组成SPWM发生器基本电路图。如图1-6所示:incIkOPLL20CO>clockupcounternic(9OJCNT10B1KAH03WR[0.0]OUTDp0]instilRAGP0)ClkRatioPh(如)DC(X)cO側0.0090.00ol1/10000050.00locIkOfrequency:2OXJ0OMHzOperationkbde*