SPWM脉宽调制控制系统设计.doc

 PAGE \* MERGEFORMAT 4 SPWM脉宽调制控制系统设计 作品名称：SPWM脉宽调制控制系统设计 原理：脉宽控制技术（PWM）是非常重要的电力电子控制技术，对提高电力电子装置的性能，促进电力电子技术的发展有着巨大的推动作用。其中，正弦脉宽调制技术（SPWM）是应用最广泛的PWM 技术。 SPWM（Sinusoidal PWM）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。 相对于空间矢量PWM、随机采样PWM、电流滞环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1-1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1-1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1-6是基于5E+系统的SPWM波发生器的基本电路图。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；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模块的数据可用生成的mif生成器产生，深度是1024，数据宽度是10位。当下载图1-6的设计于5E+系统后，利用逻辑分析仪进行分析，看SignalTap II实测的波形与图1-1的波形是否有很好的对应关系。 图1-1 SPWM波生成原理图 步骤 打开Quartus Ⅱ ，进入图形编辑器。存入新创建的文件夹sinusoidal PWM中，取名为SPWM，并把它创建工程。分别定制PLL20、CNT10B、ROM10、CMP1模块。 定制PLL20模块。如图1-2所示: 图1-2 PLL20的定制 图1-3 CNT10B的定制 定制CNT10B模块。如图1-3所示： 定制ROM10模块（注意要先生成的MIF文件）。如图1-4所示： 图1-4 ROM10的定制 图1-5 CMP1的定制 定制CMP1模块。如图1-5所示： 定制三角波发生器模块。文本编辑如下，生成TRANG三角波发生器模块。 LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all; USE ieee.std_logic_unsigned.all; USE ieee.std_logic_arith.all; ENTITY TRANG3 IS PORT ( ADR : IN std_logic_vector(9 downto 0); OUTD : OUT std_logic_vector(9 downto 0)); END TRANG3; ARCHITECTURE rt1 OF TRANG3 IS SIGNAL OT1: std_logic_vector(9 downto 0); SIGNAL CC: std_logic_vector(10 downto 0); BEGIN process (ADR,CC) begin IF (ADR1000000000) THEN OT1(9 downto 1) = ADR (8 downto 0); OT1(0)=0; ELSE CC=10000000000 + (NOT ADR); OT1(9 downto 1) = CC (8 downto 0); OT1(0)=0; END IF; end process; OUTD=OT1; END rt1; 2、把生成的各个模块连接起来，组成SPWM发生器基本电路图。如图1-6所示： 图1-6 SPWM波发生器基本电路图 全程编译。选择Processing→Start Compliatio