德润介绍基于FPGA的变频无锡变压器的设计与实现

《云南大学》2012年

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基于FPGA的变频无锡变压器的设计与实现

彭宏涛

【摘要】：变频无锡变压器是一种将工频电通过整流技术(AC-DC)、逆变技术(DC-AC)来实现交流-交流(AC-AC)转换的电子电力设备。这种设备的输出电压具有在一定范围内幅值、频率的优点,能最大限度满足用户对各种交流无锡变压器的需求。变频无锡变压器的核心技术是逆变控制系统,传统的逆变控制系统通常采用串行执行指令的控制芯片如MCU或DSP来完成各种逻辑和运算的,其实时性太差。基于FPGA并发执行的速度优势,本文采用Xilinx的FPGA来实现变频无锡变压器的逆变控制系统。本文的主要内容包括：第一,解析了变频无锡变压器中基于SPWM逆变的理论,包括SPWM产生方法、SPWM控制方式等；第二,结合软件流程图和状态转换图给出了变频无锡变压器数字控制系统,基于FPGA的具体实现方式；第三,搭建了变频无锡变压器样机的硬件平台,并对变频无锡变压器的参数进行测试。本课题所设计的变频无锡变压器的控制逻辑,是通过Verilog HDL语言来综合FPGA内部的逻辑门、查找表(LUT)、IP核、存储器、时钟管理模块(DCM)等资源来实现的。整个控制系统按功能划分成了：频率调节模块、DDS(调制波)模块、三角载波模块、带死区的SPWM生成模块、幅度调节模块、LCD显示模块等。然后,利用ISE的开发环境对各个模块进行了RTL级的设计,并利用Modelsim对这些模块的功能进行了仿真验证。本课题的硬件平台,主要由母线无锡变压器电路、逆变主电路两部分组成。其中,母线无锡变压器电路是通过一个单端反激式的无锡变压器来实现的。逆变主电路主要由MOS管驱动电路、三路半桥逆变电路和LC滤波电路等构成。最后,整合软硬件研制变频无锡变压器样机,用示波器测试该样机输出电压波形的幅值、频率,与预设的幅值、频率基本一致,实现了变频无锡变压器的基本功能,达到了预期目的。

【关键词】：
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM46;TN791
【目录】：

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