FPGA控制的智能化節能設備
2.2 SPWM基本原理
SPWM調制的基本思想是使輸出的脈沖寬度按正弦規律變化,可以有效地抑制輸出電壓中的低次諧波分量,使輸出波形為含有高頻調制信號的近似正弦的交變電壓。實現 SPWM調制的方法很多,采樣型 SPWM法是其中一種較常用的方法,它分自然采樣法、規則采樣法,而規則采樣法中又有對稱規則采樣法與不對稱規則采樣法。本系統中 ,實際的參考正弦信號是由 DDS產生的數字式正弦信號,因此,在 SPWM產生電路中,實際用作參考信號的是有臺階的正弦信號,如圖 2所示。數字正弦波信號的頻率和幅度分辨率精確可調,數字三角波信號發生器產生幅值不變的三角波 (稱為載波 ) 信號,將它們進行比較,由兩者的交點來確定 SPWM波形的高低電平。分析表明,不對稱規則采樣所形成的階梯波比對稱規則采樣時更接近于正弦波,這種方法也更適合于數字方法實現,所以本系統采用的是不對稱規則采樣的方法。

3 控制器的組成結構圖 3所示的是 SPWM控制系統的結構圖。它主要由 DDS模塊、三角波產生模塊,幅度調節模塊、比較器、死區控制模塊等組成。
3.1 內部整體介紹
以 A相為例, DDS模塊產生的正弦波信號通過調幅模塊進行幅度調整,實現輸出波形幅度符合系統要求。此正弦波信號與三角波計數器產生的三角波信號相比較產生一組脈寬不等的方波信號加至死區控制模塊。死區控制模塊將脈寬波分為正負相對的兩組信號,并且兩組信號間具有死區時間,這就是所要求的 SPWM波形,將它加到 IGBT逆變電路中就可以進行相應的功率調整了。通過改變正弦波的幅度而改變 SPWM波的脈寬比例,實現所要求的電壓調整。
3.2 正弦波與三角波的產生
正弦波的生成是由 DDS模塊產生,再通過移相器產生三路相位相隔 120o的正弦波數字信號。在本系統的 ROM中的查表數據是將整個周期的正弦波分成 1024 份,計算各分點的幅值,化整為 16進制的數碼,依次存放在從零單元開始的 ROM存貯器中,形成數據表格。將相位累加器或相位調制器輸出的相位數據作為取樣地址,來尋找正弦 ROM表進行相位到幅度的變換,輸出不同的幅度編碼[5]。三角波的生成為 11位的加減計數器,它從 000H計數到 7FFH,然后再從 7FFH計數到 000H,周而復始,便得到完整的三角波。三角波計數器的時鐘是外加的載波時鐘 SC_CLK。通過兩組數據的相比較產生脈寬不等的方波信號。
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