基于CORDIC算法的SPWM控制器研究與設計
發(fā)布時間:2021-02-25 13:42
家用電子產(chǎn)品的發(fā)展要求為其配套的電機成本和功耗應盡可能小,SPWM控制的單相電機具有成本低、結構簡單和噪聲小等諸多優(yōu)勢,已成為低成本家用設備中電機調速的首選。而SPWM控制器不僅可以應用在電機調速設備中,還可在逆變器中使用,極大的提升了控制器的應用范圍。因此,研究SPWM控制器具有重要理論研究意義和工程應用價值。通過分析全橋電路的結構和工作原理,確定了 SPWM控制器的整體設計方案,并按照控制器所要實現(xiàn)的具體功能將其劃分為若干模塊進行模型建立與設計。通過對傳統(tǒng)查表法產(chǎn)生數(shù)字正弦波的原理進行分析,得出傳統(tǒng)査表法在集成電路設計中占用芯片資源偏大,從而設計了一種容易集成化實現(xiàn)的基CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法的高精度數(shù)字正弦波產(chǎn)生電路,并在該電路的基礎上構建了一種高擬合度的SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)產(chǎn)生電路。分析了產(chǎn)生死區(qū)時間的具體工作原理,在傳統(tǒng)死區(qū)時間產(chǎn)生電路的基礎上設計了一種新型死區(qū)時間調節(jié)電路,其死時間僅由電路的工作頻率決定,極大的提高了電路靈活性。針對單峰值采樣方式所存...
【文章來源】:西安科技大學陜西省
【文章頁數(shù)】:86 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
CORDIC算法的迭代模型圖
2 SPWM 控制器系統(tǒng)建模與分析2 SPWM 控制器系統(tǒng)建模與分析通過對 SPWM 控制器系統(tǒng)建?蛇M一步了解控制器的組成與實現(xiàn)方式,從而為控制器的具體電路設計提供可靠的理論支撐。本章對 SPWM 驅動下的全橋電路工作原理進行了分析,并建立了全橋電路的閉環(huán)控制模型,最終確定了文中所示的 SPWM 控制器方案。2.1 SPWM 驅動全橋電路工作原理分析全橋電路及其相關信號波形如圖 2.1 所示。其中,圖 2.1(a)中 S1、S2、S3、S4為開關管,C 為輸入儲能濾波電容,D1、D2、D3、D4為續(xù)流二極管,R、L 代表感性負載,Ub1~Ub4是帶死區(qū)時間的 SPWM 驅動信號。以圖 2.1(a)中的標識符號為準,各開關管的柵極驅動信號 Ub1~Ub4以及輸出電壓 uo、輸出電流 io波形如圖 2.1(b)所示。
(a) 全橋等效電路 (b) 全橋電路等效模型圖 2.2 SPWM 驅動全橋電路及其開環(huán)等效模型基于基爾霍夫電壓定理和電流定理,可以得到全橋電路小信號模型關系式為:1 1C1 1OL OO OLin O Ldui idt Cdi ru u idt L L L (2將全橋電路等效為一個雙輸入、單輸出的二階系統(tǒng),并取電容電壓Ou 和電感電流為狀態(tài)變量,其狀態(tài)空間表達式為:1 10 0x1 1010OinO OLOOLC uCuiirL L Luyi (2
【參考文獻】:
期刊論文
[1]單相光伏系統(tǒng)的逆變器控制方法[J]. 王寧. 集成電路應用. 2018(12)
[2]基于FPGA的CORDIC算法實現(xiàn)[J]. 蔡權利,高博,龔敏. 電子器件. 2018(05)
[3]一種單相全橋逆變電路算法的仿真分析[J]. 畢磊,張彥. 艦船電子工程. 2018(10)
[4]基于FPGA的逆變器橋臂實時仿真模型[J]. 馬海心. 價值工程. 2018(30)
[5]單相UPS主逆變電路控制策略研究[J]. 陳瑞霞. 機械管理開發(fā). 2018(06)
[6]一種用于單相/三相變換的新型電力電子變換技術[J]. 朱永強,賈利虎,謝文超,何光泉,王銀順. 電工技術學報. 2018(07)
[7]基于FPGA的變頻電源系統(tǒng)設計[J]. 華磊. 儀器儀表與分析監(jiān)測. 2017(03)
[8]正弦波輸出的單相逆變電源設計[J]. 張漢年,鮑安平,徐開軍. 電子測試. 2017(13)
[9]一種全數(shù)字控制兩級級聯(lián)大功率開關電源[J]. 許衛(wèi)革,蔣和全. 微電子學. 2017(03)
[10]免縮放因子CORDIC算法改進及FPGA實現(xiàn)[J]. 張存生,張德學,王超,韓學森,冀貞賢,杜飛飛. 中國集成電路. 2017(03)
碩士論文
[1]基于CORDIC算法的超聲相控陣信號處理技術研究[D]. 宋定昆.華南理工大學 2018
[2]基于FPGA的數(shù)字信號合成技術性能分析[D]. 李佳憬.北京郵電大學 2018
[3]數(shù)字式單相逆變電源優(yōu)化控制技術的研究[D]. 任苗苗.天津工業(yè)大學 2017
[4]基于FPGA特種電源的研制及控制算法的應用研究[D]. 潘澤躍.中國科學技術大學 2016
[5]基于FPGA的脈寬調制技術的仿真與研究[D]. 何會斌.青島科技大學 2016
[6]基于改進CORDIC算法的直接數(shù)字頻率合成器的ASIC實現(xiàn)[D]. 張瑞濤.電子科技大學 2016
[7]基于CORDIC算法的DDS研究及FPGA實現(xiàn)[D]. 趙寧.東北大學 2015
[8]單相數(shù)字控制逆變電源的設計與實現(xiàn)[D]. 孫先瑞.東北大學 2013
[9]基于FPGA的單相逆變電源研究與設計[D]. 唐昊.東北大學 2013
[10]基于FPGA的SPWM逆變電源設計[D]. 范懷科.寧波大學 2013
本文編號:3051057
【文章來源】:西安科技大學陜西省
【文章頁數(shù)】:86 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
CORDIC算法的迭代模型圖
2 SPWM 控制器系統(tǒng)建模與分析2 SPWM 控制器系統(tǒng)建模與分析通過對 SPWM 控制器系統(tǒng)建?蛇M一步了解控制器的組成與實現(xiàn)方式,從而為控制器的具體電路設計提供可靠的理論支撐。本章對 SPWM 驅動下的全橋電路工作原理進行了分析,并建立了全橋電路的閉環(huán)控制模型,最終確定了文中所示的 SPWM 控制器方案。2.1 SPWM 驅動全橋電路工作原理分析全橋電路及其相關信號波形如圖 2.1 所示。其中,圖 2.1(a)中 S1、S2、S3、S4為開關管,C 為輸入儲能濾波電容,D1、D2、D3、D4為續(xù)流二極管,R、L 代表感性負載,Ub1~Ub4是帶死區(qū)時間的 SPWM 驅動信號。以圖 2.1(a)中的標識符號為準,各開關管的柵極驅動信號 Ub1~Ub4以及輸出電壓 uo、輸出電流 io波形如圖 2.1(b)所示。
(a) 全橋等效電路 (b) 全橋電路等效模型圖 2.2 SPWM 驅動全橋電路及其開環(huán)等效模型基于基爾霍夫電壓定理和電流定理,可以得到全橋電路小信號模型關系式為:1 1C1 1OL OO OLin O Ldui idt Cdi ru u idt L L L (2將全橋電路等效為一個雙輸入、單輸出的二階系統(tǒng),并取電容電壓Ou 和電感電流為狀態(tài)變量,其狀態(tài)空間表達式為:1 10 0x1 1010OinO OLOOLC uCuiirL L Luyi (2
【參考文獻】:
期刊論文
[1]單相光伏系統(tǒng)的逆變器控制方法[J]. 王寧. 集成電路應用. 2018(12)
[2]基于FPGA的CORDIC算法實現(xiàn)[J]. 蔡權利,高博,龔敏. 電子器件. 2018(05)
[3]一種單相全橋逆變電路算法的仿真分析[J]. 畢磊,張彥. 艦船電子工程. 2018(10)
[4]基于FPGA的逆變器橋臂實時仿真模型[J]. 馬海心. 價值工程. 2018(30)
[5]單相UPS主逆變電路控制策略研究[J]. 陳瑞霞. 機械管理開發(fā). 2018(06)
[6]一種用于單相/三相變換的新型電力電子變換技術[J]. 朱永強,賈利虎,謝文超,何光泉,王銀順. 電工技術學報. 2018(07)
[7]基于FPGA的變頻電源系統(tǒng)設計[J]. 華磊. 儀器儀表與分析監(jiān)測. 2017(03)
[8]正弦波輸出的單相逆變電源設計[J]. 張漢年,鮑安平,徐開軍. 電子測試. 2017(13)
[9]一種全數(shù)字控制兩級級聯(lián)大功率開關電源[J]. 許衛(wèi)革,蔣和全. 微電子學. 2017(03)
[10]免縮放因子CORDIC算法改進及FPGA實現(xiàn)[J]. 張存生,張德學,王超,韓學森,冀貞賢,杜飛飛. 中國集成電路. 2017(03)
碩士論文
[1]基于CORDIC算法的超聲相控陣信號處理技術研究[D]. 宋定昆.華南理工大學 2018
[2]基于FPGA的數(shù)字信號合成技術性能分析[D]. 李佳憬.北京郵電大學 2018
[3]數(shù)字式單相逆變電源優(yōu)化控制技術的研究[D]. 任苗苗.天津工業(yè)大學 2017
[4]基于FPGA特種電源的研制及控制算法的應用研究[D]. 潘澤躍.中國科學技術大學 2016
[5]基于FPGA的脈寬調制技術的仿真與研究[D]. 何會斌.青島科技大學 2016
[6]基于改進CORDIC算法的直接數(shù)字頻率合成器的ASIC實現(xiàn)[D]. 張瑞濤.電子科技大學 2016
[7]基于CORDIC算法的DDS研究及FPGA實現(xiàn)[D]. 趙寧.東北大學 2015
[8]單相數(shù)字控制逆變電源的設計與實現(xiàn)[D]. 孫先瑞.東北大學 2013
[9]基于FPGA的單相逆變電源研究與設計[D]. 唐昊.東北大學 2013
[10]基于FPGA的SPWM逆變電源設計[D]. 范懷科.寧波大學 2013
本文編號:3051057
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