基于fpga的脉宽调制技术的仿真与研究

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1、分类号：学校代码：10426密级：学号：2013040005硕士学位论文MASTERDEGREETHESIS基于FPGA的脉宽调制技术的仿真与研究作者：何会斌指导教师：于飞学科专业：控制科学与工程专业代码：081100研究方向：控制理论与控制工程基于ＦＰＧＡ的脉宽调制技术的巧真与巧究ｈ－学位拒文亢巧ｉｍ２０Ｕ０４枯导巧师笠字；．巧裤巧逼助会成巧盈字；在私害一护Ｋ＾，｜基于FPGA的脉宽调制技术的仿真与研究摘要随着电力电子技术快速发展，电力电子设备的应用范围也越来越广。脉宽调制技术作为电力电子技术中

2、非常重要的一部分，因而也变得越来越重要，其不论是控制方案的种类，还是控制系统的整体性能都在不断提高。采用传统的DSP来实现PWM技术，其电路结构十分复杂。而采用FPGA器件产生PWM，不仅具有高精度和响应速度快的优点，还可以使产生的PWM周期变化控制在微秒到秒的范围内，这是DSP难以实现的。由于FPGA可将整个系统设计于同一芯片中，实现片上系统SOC，从而大大缩小其体积。因此采用高集成度、高速的现场可编程门阵列FPGA为实现高速、高精度PWM提供了保证。论文以此为背景开展的研究工作如下：第一，针对现代电力电子控制技术的发展状

3、况和需求，深入研究了几种常用的PWM控制技术数学模型；利用仿真软件MATLAB对各种控制技术的数学模型进行系统仿真建模，并利用SystemGenerator工具完成数学模型到SG模型的转化。第二，研究了基本的PWM控制技术的主要环节建模方法，在SG模型的仿真环境中完成具体参数的设置，利用SG模块得到各种PWM控制技术的Verilog语言描述，在此基础上进行编译、综合和仿真测试后完成各种调制算法的FPGA硬件实现。第三，脉宽调制技术FPGA实现的关键在于控制算法的Verilog代码转化，本次研究利用Xilink的SystemG

4、enerator工具完成控制算法向Verilog代码的转换，完美的解决了这一难点，省去了复杂的人工编程，有效的缩短了开发周期。通过Simulink和SystemGenerator仿真波形的比较分析，所得的输出脉冲完全一致，验证了本次研究的正确性。关键字：SimulinkPWM技术SystemGeneratorVerilogFPGAITHESIMULATIONANDRESEARCHOFTHEPWMTECHNOLOGYBASEDONFPGAABSTRACTWiththerapiddevelopmentofthepowerelec

5、tronictechnology,theapplicationrangeofthepowerelectronicequipmentisbecomingmoreandmorewidely.Asaveryimportantpartofpowerelectronictechnology,thereforethePulsewidthmodulationtechnologybecomesmoreandmoreimportant.Thetypeofcontrolschemeandtheoverallperformanceofthecon

6、trolsystemhavebeenimproved.IfusingtraditionalDSPtorealizePWMtechnology,itscircuitstructureisverycomplex.ButPWMcanbegeneratedbyusingFPGAdevice,whichhastheadvantagesofhighaccuracyandfastresponsespeedandallowsthePWMcyclevaryfrommillisecondstoseconds,thisisdifficulttoa

7、chieveforDSP.AndtheFPGAcandesignthewholesysteminonechipandrealizetheso-calledon-chipSOCsystem,whichgreatlyreducethesize.Usinghighintegration,highspeedfieldprogrammablegatearrayFPGAprovidesaguaranteeforrealizingthePWMofhighspeedandhighprecision.Thisresearchmainlyfin

8、ishedthefollowingworkbasedonthebackground:Firstly,accordingtothedevelopmentanddemandofmodernpowerelectroniccontroltechnology,theworkingprinciplea