《课程设计基于EDA技术的航空电源逆变控制电路设计》.doc

PAGE 基于EDA技术的航空电源逆变控制电路设计 摘要：随着电子电路逆变技术的不断发展与完善，各种控制技术层出不穷。一方面重要部门对用电设备提出了很高要求，而高品质的电子电路需求也随着增加，另外电子电路设备的大量使用以及非线性负载需求的不断增加使得现在电网的谐波污染非常严重，造成了现在的供需不平横。因此，这几年高性能的SPWM逆变器的研究越来越受越到人们的关注，控制器也从以前的模拟电路时代逐步进入到现在的全数字控制时代。 本实验是要求利用组合式三相逆变电路为模型，应用数字化自然采样法的原理，根据一种基于EDA技术的正弦脉宽调制法SPWM全数字化控制的解决方案。通过应用计数器和通过查表的方法，得出一种生成数字化正弦信号的算法，并通过对正弦信号的频率和幅值的调制，结合VHDL硬件描述语言的设计灵活等特点，设计出基于FPGA的数字化正弦信号的发生器，仿真和试验结果表明，该方法具有实用价值，并能够很好的实现预定目标。此次逆变电路的作用是达到电源信号的转变，其具有很高的实际应用价值，所以更应该设计完美。 关键字：EDA FPGA 逆变电路 电源 目 录 1 引言 1 2 调制方案及总体设计 2 2.1 调制方案 2 2.2 建立数学模型……………………………………… 2 2.3 总体设计分析 4 2.4 SPWM数字化自然采样法的基本原理 ... . 5 3 功能模块设计方案 ... 7 3.1 数字化三角载波的设计 7 3.2 数字化正弦波的设计 ... . 8 3.3 锁存器的设计 10 3.4 数字化比较器的设计 11 3.5 分频计的设计 12 3.6 顶层文件设计 13 3.7 分频器CLOCK的设计 14 3.8 初始化数据文件 15 3.9 定制ROM元件 .. 15 4 硬件组装调试 16 5 实验总结………………………………………………………………… 18 6 参考文献………………………………………………………………… 19 7 致 谢……………………………………………………………………20 1 引言 　 随着电子技术、计算机技术和EDA技术的不断发展，利用FPGA／CPLD进行数字系统的开发已被广泛应用于通信、航天、医疗电子、工业控制等领域。与传统电路设计方法相比，FPGA／CPLD具有功能强大，开发周期短，投资少，便于追踪市场变化及时修改产品设计，以及开发工具智能化等特点。近年来，FPGA／CPLD发展迅速，随着集成电路制造工艺的不断进步，高性价比的FPGA／CPLD器件推陈出新，使FPGA／CPLD成为当今硬件设计的重要途径。在FPGA／CPLD的应用设计开发中，VHDL语言作为一种主流的硬件描述语言，具有很强的电路描述和建模能力，能从多个层次对数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计任务，提高了设计效率和可靠性，并在语言易读性和层次化、结构化设计方面。表现出了强大的生命力和应用潜力。 设计内容及要求。 本次实验是通过改变开关器件的导通时间或截止时间来改变占空比，通过控制输出的电压脉宽系列的变化规规律来满足输出的要求。为满足设计要求，本文采用正弦波脉宽调制(SPWM)方法，当然SPWM波形产生的方法也是多种多样，有自然采样法、规则采样法和直接面积等效法等。 （3）比较和选择设计的系统方案，画出系统框图 本文所要提及的逆变电源的特殊性在于他不但能够提供三相正弦平衡电源,而且要保证在任何内外界环境干扰条件下,任何两相间的相电压幅值与频率保持高度稳定(进行工作状态) 。因此采用的逆变主电路是由3 个单相全桥式逆变器组合成的三相逆变电路如图1.0 所示。 图1.0 三相逆变电路 如何控制逆变主电路中开关器件的工作成为本系统能够达到要求的关键,为了加快开发进度,更为重要的是提高设计的灵活性和精确度,引入现代EDA(电子设计自动化)技术,采用VHDL 硬件描述语言 进行控制逻辑编程,配置于大规模可编程器件CPLD/ FPGA 芯片上,对主电路的工作状态进行控制,以获得符合要求的电源电压及波形。CPLD/ FPGA 可以在办公室或实验室里方便地设计出所需的专用集成电路,具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性,使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改,极大地提高了电子系统设计的灵活性和通用性。 2 调制方案及总体设计 2.1