实验六 Microsoft Word 文档

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1、实验一综合设计选题原则：学号后两位模３取余数＋１设计题目一SPWM脉宽调制控制系统设计（1）实验原理：SPWM（SinusoidalPWM）脉宽调制技术是非常重要的电力电子控制技术，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。SPWM控制的原理和相关技术可以参考附带的资料：KX_DN7重要ppt_PDF文件PDF实验设计文件SPWM，也可通过其他途径获得相关资料。图18SPWM波生成原理图相对于空间矢量PWM、随机采样PWM、电流滞环

2、PWM、自然采样PWM、等面积采样PWM或规则采样等方式的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波的原理如图4-18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4-18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。图19是基本电路图。其中PLL20输出两路时钟，一路C0，输出3.6MHz，为三角波信号发生器提供载波时钟；

3、另一路C1输出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（例4-5）提供递增数据。另一CNT10B是正弦波数据ROM的地址发生器。ROM10模块的数据可用附录1的mif生成器产生，深度是1024，数据宽度是10位。当下载图19的设计于实验系统后，图20是利用逻辑分析仪SignalTapII实测的波形，显然与图18的波形有很好的对应关系。三角波发生模块moduleTRANG3(ADR,OUTD);input[9:0]ADR;output[9:0]OUTD;wire[9:0]OUTD;reg[9:0]OT1;reg[10:0]CC;alwa

4、ys@(ADRorCC)beginif(ADR<10'b1000000000)beginOT1[9:1]<=ADR[8:0];OT1[0]<=1'b0;endelsebeginCC<=11'b10000000000+(~ADR);OT1[9:1]<=CC[8:0];OT1[0]<=1'b0;endendassignOUTD=OT1;endmodule（2）实验内容1：设计面积采样PWM信号发生电路，并在FPGA上实现，用逻辑分析仪和示波器显示波形。KX_DN5/7实验系统演示示例(含实验指导pdf/PDF课件)：/EDA_EP3C5E/EXPERIMENTs/EXP33_PWM_GENERA

5、TOR/。（3）实验内容2：根据图4-19，在FPGA上实现SPWM信号发生器，试用逻辑分析仪生成图4-20的波形。查阅资料，讨论SPWM的应用领域、基于FPGA的数字SPWM的优势，并研究异步或同步调制的优缺点，以及载波比对不同控制对象的影响。KX_DN5/7系统演示(含实验指导pdf/PDF课件)：/EDA_EP3C5E/EXPERIMENTs/EXP37_SPWM_Basic/（4）实验内容3：查阅资料，利用基于SPWM的逆变技术，给出30Hz变频电源的设计方案。图19SPWM波发生器基本电路图图20图4-19电路的SignalTapII实测波形图21三相SPWM控制器电路模块图（5）

6、实验内容4：根据图4-21，设计更实用的三相SPWM控制器。其中CLK可以来自锁相环；由DDS模块生成4路信号，一路是三角波发生模块时钟SC_CLK。相对于其余3路正弦波的基频，通过改变SC_CLK的频率性质，可以实现同步调制方式、异步调制方式以及改变载波比。DDS的三路正弦波可数控调频，各相差120度；DDS中的波形ROM可以直接使用3个10位地址线和10位输出数据线的LPMROM（因为EP3C5的内嵌RAM足够大），3个不同相位的正弦波数据mif文件可用附录1的工具生成。幅度调制模块可用EP3C5中专用数字乘法器嵌入式模块实现。为了保护IGBT，防止上下桥臂同时导通而烧毁此器件，必须设计

7、死区控制模块。可以根据实际需要设置死区时间，通常为数百ns。死区发生器可由死区计数器和相关组合电路构成，使同相的上下桥臂驱动信号能错开一个死区时间段，以免功率器件短路。设计题目二4X4阵列键盘键信号检测电路设计（1）实验原理：4X4阵列键盘十分常用，图4-15是其电路和接口。假设其两个4位口，A[3:0]和B[3:0]都有上拉电阻。在应用中，当按下某键后，为了辨别和读取键信息，一种比较常用的方法是，向A口扫描