基于FPGA的逆变器的研制

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1、论文题目：基于FPGA的逆变器的研制专业：电力电子与电力传动硕士生：李芳芳(签名)丛盔碧指导老师：沈绪榜(签名)——刘树林(签名)塑!塑生摘要现场可编程门阵列器件(FPGA)是一种新型集成电路，可以将众多的控制功能模块集成为一体，具有集成度高、实用性强、高性价比、便于开发等优点，因而具有广泛的应用前景。单相全桥逆变器是逆变器的一种基本拓扑结构，对它的研究可以为三相逆变器研究提供参考，因此对单相全桥逆变器的分析有着重要的意义。本文研制了一种基于FPGA的SPWM数字控制器，并将其应用于单相逆变器进行了试验研究。主要研究内容包括：SPWM数字控制系统软

2、件设计以及逆变器硬件电路设计，并对试验中发现的问题进行了深入分析，提出了相应的解决方案和减小波形失真的措施。在硬件设计方面，首先对双极性／单极性正弦脉宽调制技术进行分析，选用适合高频设计的双极性调制。其次，详细分析死区效应，采用通过判断输出电压电流之间的相位角预测桥臂电流极性方向，超前补偿波形失真的方案。最后，采用电压反馈实时检测技术，对PWM进行动态调整。在控制系统软件设计方面，采用FPGA自上而下的设计方法，对其控制系统进行了功能划分，完成了DDS标准正弦波发生器、三角波发生器、SPWM产生器以及加入死区补偿的PWM发生器、电流极性判断(零点判

3、断模块和延时模块)和反馈等模块的设计。针对仿真和实验中的毛刺现象，分析其产生机理，给出常用的解决措施，改进了系统性能。对所研制的逆变器进行了仿真和实验研究，结果表明所设计的控制器具有超前补偿死区效应功能及动态响应速度快、输出电压的频率和幅值可程控等特点，说明了所提出方案的可行性和正确性。关键词：FPGA；SPWM；死区补偿；全桥逆变器；设计研究类型：应用研究Subject：DevelopmentofInverterBasedonFPGASpecialty：PowerElectronicsandElectricDriveName：LiFangfang

4、Instructor：ShenXubangLiuShulinABSTRACT(signature)(signature)FPGA(FieldProgrammableGateArrays)isanewtypeofIC(IntegratedCircuit)，integratingmanycontrolfunctionmodule．Ithasadvantagesoffullintegration，goodapplicability,highperformance-costratioandeasytobedeveloped，SOithasavarietyo

5、fapplicationsinmanyfields．Single—PhaseFull—Bridgeisabasictopologyofinverters，studingonwhichCanprovidereferenceforresearchofThree—phaseinverter．Thereforetheanalysisofsingle-phasefull-bridgeinverterhasimportantsignificance．ThisPaper1sthedevelopmentofSPWMcontrollerbasedonF’PGA，an

6、dthecontrollerISappliedintheexperimentreseachofSingle-Phaseinverter．MainresearchcontentsincludedthesoftwaredesignofSPWMdigitalcontrolsystemandthedesignofhardwarecircuitforinverter．Theproblemsfoundinexperimentaredeeplyanalyzed，andcorrespondingsolvingschemesareputforwardinthispa

7、per．Onthesideofhardwaredesign，Firstly,thebipolarandunipola．rSPWMtechnologiesareanalyzedrespectively．Thebipolarmodulationsuitableforhigh-frequencydesignisselected．Secondly,theinfluenceofdead-timeeffectisanalyzedindetail，forwardcompensationplanforwaveformdistortionisadoptedwithp

8、redictingthepolarofbridgecurentbyjudgingphaseanglebetweenoutp