基于FPGA的SPWM 变频系统设计.doc

基于FPGA的SPWM 变频系统设计.doc基于FPGA的SPWM变频系统设计摘要:为减少电磁法仪发射和接收波的谐波畸变率,以FPGA为控制核心,设计了灵活的SPWM(正弦脉宽调制)变频系统。系统根据SPWM自然采样法原理,利用硬件描述语言设计了正弦波调制模块,利用数字滤波器消除系统干扰。将系统用来控制电磁法仪器中发射机的发射,发射的数据经滤波后传到上位机上显示,得到更稳定的正弦波信号,大大减少了谐波畸变率。关键词:FPGA;SPWM;电磁法;发射机中图分类号:TP316文献标识码:A 文章编号:1004-373X(2010)01-180-03 DesignofSPWMInverterSystemBasedonFPGA HUANGYun,YANGZunxian (FuzhouUniversity,Fuzhou,350002,China) Abstract:ic,,usinghardwaredescriptionlanguagetodesignsinusoidalmodulationmodule,,dataistransmittedtoPC,asteadysinewavesignalisshowed,theharmonicdistortionrateisreducedgreatly. Keywords:FPGA;SPWM;icinstrument;transmitter 0引言由于脉宽调制技术是通过调整输出脉冲的频率及占空比来实现输出电压的变压变频效果,所以在电机调速、逆变器等众多领域得到了日益广泛的应用[1]。而电磁法作为一种地球物理探测的有效方法,已经广泛地应用于矿藏勘探、地质灾害预测等领域。电磁法仪一般包括发射机和接收机两大部分[2,3]。现阶段,电磁法仪器的发射机部分一般直接采用等宽PWM技术,其电流谐波畸变率较大,电压利用率不高,效率很低[4,5]。本文利用FPGA技术,根据SPWM自然采样法原理,设计了应用于电磁法仪的发射机的SPWM系统。该系统应用到现有的电磁法仪器中,与原来的PWM产生的效果进行比较,得到良好的效果。 1SPWM技术原理 SPWM信号的原理为:用一组等腰三角形波与一个正弦波比较,其交点作为开关管“开”或“关”的时刻[6,7]。产生SPWM信号有多种方法,如谐波消去法、等面积法、采样法等[8,9]。利用正弦波和等腰三角形的交点时刻决定开关管的开关模式,这种方法称为自然采样法。其可以分为单极性三角波调制法和双极性三角波调制法,其原理图如图1所示。本文采用的是双极性调制法。图1三角波调制法原理图 2SPWM系统的硬件实现 。系统先生成三角波信号和正弦波信号,通过两者输出的比较产生脉冲序列,并对输出的脉冲进行死区延时、数字滤波等处理。主要模块有:分频器、三角载波发生器、正弦函数表寻址、正弦函数表、死区时间延时模块和数字滤波模块等。图2系统原理图 ,三角波的幅值取256。先从0开始计数到256,再从256减数到