基于fpga变频调速控制系统设计和实现论文

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1、华侨大学硕士学位论文摘要如今电力电子电路的控制旨在实现高频开关的计算机控制并向着更高频率更低损耗和全数字化的方向发展现场可编程门阵列器件(FieldProgrammableGateArrays)是近年来崭露头角的一类新型集成电路它具有简洁经济高速度低功耗等优势又具有全集成化适用性强便于开发和维护(升级)等显著优点与单片机和DSP相比FPGA的频率更高速度更快这些特点顺应了电力电子电路的日趋高频化和复杂化发展的需要因此在越来越多的领域中FPGA得到了日益广泛的发展和应用本文提出了一种采用现场可编程门阵列(FPGA)器件实现数字化变频调速控制系统的设计方案该系统能产生三相六路

2、正弦脉宽调制SPWM波形调制频率范围为04KHZ分7级控制16位的速度控制分辨率载波频率分8级控制最高可达24KHZ系统接口兼容Intel系列和Motorola系列单片机该系统控制简单精确易修改可现场编程同时具有脉冲延时小最小脉冲删除过压和过流保护功能等特点可应用于PWM变频调速系统的全数字化控制文中对方案的实现进行了详细的论述主要包括系统设计的理论分析系统结构设计及在FPGA硬件上的实现最终验证了该控制系统的可行性和有效性数字化设计是本系统的特点系统最终生成的三相SPWM脉冲是基于三相正弦调制波和三角载波比较得到的设计时充分结合FPGAii华侨大学硕士学位论文器件的结构

3、特点利用一种改进结构的数字控制振荡器NCO来产生正弦波样本在一定程度上解决了传统NCO产生正弦波的精度和频率相互制约的问题把分时复用数字通信原理结合到系统的设计中设计出分时运算电路使得系统在同步时钟下生成三相正弦调制波而不影响系统的速度同三角载波逻辑比较后最终得到三相SPWM脉冲序列关键词现场可编程门阵列脉宽调制数字控制振荡器变频调速iii华侨大学硕士学位论文ABSTRACTTodaythecontrolcircuitofpowerelectronicsistorealizecomputercontrolofhighfrequencyswitches.Itisdevelo

4、pedinthedirectionofhigherfrequencylowerconsumptionandfulldigitalization.FPGA(FieldProgrammableGateArrays)isanewtypeofIC(IntegratedCircuit)inrecentyears.Ithasadvantagesofcompactnesseconomyhighspeedlowconsumptionfullintegrationandgoodapplicability.Itiseasytobedevelopedandbemaintained.FPGAha

5、shigherfrequencyandfasterspeedincomparisonwithMCUandDSP.Theseadvantagesconformtotheneedofpowerelectronics’controlcircuitsdevelopinginthedirectionofhighfrequencyandcomplicationincreasingly.Sothistypeofapparatuswasdevelopedandappliedinmoreandmorefields.Thepaperintroducesthedesignofdigitalva

6、riable-frequencyinductionmotorspeedmodulationcontrolsystems,basedonFPGA.Thesystemcangeneratethree-phaseSPWMpulsesandhasfollowingcharacters:therangeofmodulationfrequencyisfrom0khzto4khz.andcanbedividedto7classestocontrol.Thecarrierfrequencymaybeselectedupto24khz,andcanbedividedto8classesto

7、control;Rotationalfrequencyisdefinedto16bits.TheinterfaceofsystemcanbecompatiblewiththeIntelandMotorolaMCU.Andthesystemiseasytobecontrolledandbechangedparametersettingduringthework.PWMoutputpulsescanbetailoredtotheinvertercharacteristicsbydefiningminimumallowablepul