如今電力電子電路的控制旨在實(shí)現(xiàn)高頻開關(guān)的計(jì)算機(jī)控制，并向著更高頻率、更低損耗和全數(shù)字化的方向發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列器件(Field Programmable Gate Arrays)是近年來嶄露頭角的一類新型集成電路，它具有簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)、高速度、低功耗等優(yōu)勢(shì)，又具有全集成化、適用性強(qiáng)，便于開發(fā)和維護(hù)(升級(jí))等顯著優(yōu)點(diǎn)。與單片機(jī)和DSP相比，F(xiàn)PGA的頻率更高、速度更快，這些特點(diǎn)順應(yīng)了電力電子電路的日趨高頻化和復(fù)雜化發(fā)展的需要。因此，在越來越多的領(lǐng)域中FPGA得到了日益廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 本文提出了一種采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)器件實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)能產(chǎn)生三相六路正弦脈寬調(diào)制（SPWM）波形；調(diào)制頻率范圍為0～4KHZ，分7級(jí)控制；16位的速度控制分辨率；載波頻率分8級(jí)控制，最高可達(dá)24KHZ；系統(tǒng)接口兼容Intel系列和Motorola系列單片機(jī)；該系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單、精確，易修改，可現(xiàn)場(chǎng)編程；同時(shí)具有脈沖延時(shí)小、最小脈沖刪除、過壓和過流保護(hù)功能等特點(diǎn)，可應(yīng)用于PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的全數(shù)字化控制。文中對(duì)方案的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的論述，主要包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論分析，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及在FPGA硬件上的實(shí)現(xiàn)，最終驗(yàn)證了該控制系統(tǒng)的可行性和有效性。 數(shù)字化設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的特點(diǎn)，系統(tǒng)最終生成的三相SPWM脈沖是基于三相正弦調(diào)制波和三角載波比較得到的。設(shè)計(jì)時(shí)，充分結(jié)合FPGA器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制振蕩器（NCO）來產(chǎn)生正弦波樣本，在一定程度上解決了傳統(tǒng)NCO產(chǎn)生正弦波的精度和頻率相互制約的問題；把分時(shí)復(fù)用數(shù)字通信原理結(jié)合到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)出分時(shí)運(yùn)算電路，使得系統(tǒng)在同步時(shí)鐘下，生成三相正弦調(diào)制波而不影響系統(tǒng)的速度，同三角載波邏輯比較后，最終得到三相SPWM脈沖序列。
標(biāo)簽： FPGA 變頻調(diào)速控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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本文介紹了一個(gè)基于CPLD／FPGA的嵌入式IP核設(shè)計(jì)。論文在闡述可編程邏輯器件及其發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，探討了知識(shí)產(chǎn)權(quán)復(fù)用理念，MCU的復(fù)雜化設(shè)計(jì)以及數(shù)字信號(hào)傳輸與處理的速度要求。結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)CPLD／FPGA的使用現(xiàn)狀，引出了在CPLD／FPGA上開發(fā)嵌入式模塊程序的理念并提出了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法和設(shè)計(jì)實(shí)例。課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)為開發(fā)一個(gè)基于CPLD／FPGA的USBIP模塊，實(shí)現(xiàn)開發(fā)板與PC機(jī)之間的USB通信。設(shè)計(jì)過程首先進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，在FPGA開發(fā)板上開發(fā)擴(kuò)展板；其次用ISE開發(fā)軟件進(jìn)行FPGA數(shù)字化設(shè)計(jì)；在軟件開發(fā)完成后，將配置生成的比特流文件通過JTAG電纜下載到FPGA開發(fā)板上，實(shí)現(xiàn)FPGA開發(fā)板與PC機(jī)之間的通信。 該設(shè)計(jì)具有很高的實(shí)用性，它進(jìn)一步擴(kuò)大了可編程芯片的領(lǐng)地，將復(fù)雜專有芯片擠向高端和超復(fù)雜應(yīng)用；它使得IP資源復(fù)用理念得到更普遍的應(yīng)用；為基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了廣闊的思路。
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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逆變器在自動(dòng)控制系統(tǒng)、電機(jī)交流調(diào)速、電力變換以及電力系統(tǒng)控制中都起著重要的作用；各系統(tǒng)對(duì)逆變器的性能需求也越來越高。PWM控制多重逆變器正是基于這些需求，實(shí)現(xiàn)可變頻、調(diào)壓、調(diào)相、低諧波、高穩(wěn)定性的解決方案。 PWM控制逆變器通過對(duì)每個(gè)脈沖寬度進(jìn)行控制，以達(dá)到控制輸出電壓和改善輸出波形的目的；多重逆變器則是把幾個(gè)矩形波逆變器的輸出組合起來起來形成階梯波，從而消除諧波；PWM控制多重逆變器綜合上述兩種技術(shù)的特點(diǎn)，非常適合于應(yīng)用在對(duì)諧波、電壓輸出及穩(wěn)定性要求比較高的場(chǎng)合。電力半導(dǎo)體技術(shù)和集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，使得多重逆變器的控制、實(shí)現(xiàn)成為可能。 本文首先分析風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)逆變器的要求，從多重逆變器理論和PWM逆變器理論出發(fā)，提出同步式PWM控制電壓型串聯(lián)多重逆變器系統(tǒng)解決方案。本方案也可以應(yīng)用在逆變電源、交流電機(jī)調(diào)速及電力變換領(lǐng)域中。 文中建立了一個(gè)多重逆變器的PWM控制算法模型。該算法可完成頻率、相位、幅值可調(diào)的多重逆變器的PWM控制，且能完成逆變器故障運(yùn)行下的保護(hù)與告警。并在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下對(duì)算法模型進(jìn)行仿真與分析。 在比較了現(xiàn)有PWM發(fā)生解決方案的基礎(chǔ)上，本文提出了一個(gè)基于FPGA(可編程邏輯陣列)的多重逆變器PWM控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。并給出一個(gè)主要由FPGA、ADC/DAC、驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路、逆變器主回路及其他外圍電路構(gòu)成的多重逆變器系統(tǒng)解決方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可行，很好完成上述多重逆變器的PWM控制算法。
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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頻率合成技術(shù)廣泛應(yīng)用于通信、航空航天、儀器儀表等領(lǐng)域，目前，常用的頻率合成技術(shù)有直接頻率合成、鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)等。其中DDS是一種新的頻率合成方法，是頻率合成的一次革命。全數(shù)字化的DDS技術(shù)由于具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、相位噪聲低和頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)而成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者。隨著數(shù)字集成電路、微電子技術(shù)和EDA技術(shù)的深入研究，DDS技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。 DDS是把一系列數(shù)字量化形式的信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)換形成模擬量形式的信號(hào)的合成技術(shù)。主要是利用高速存儲(chǔ)器作查尋表，然后通過高速D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波(或其它任意波形)。一個(gè)典型的DDS系統(tǒng)應(yīng)包括以下三個(gè)部分：相位累加器可以時(shí)鐘的控制下完成相位的累加；相位一幅度碼轉(zhuǎn)換電路一般由ROM實(shí)現(xiàn)；D/A轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字形式的幅度碼轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)設(shè)計(jì)靈活、速度快，在數(shù)字專用集成電路的設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。本論文主要討論了如何利用FPGA來實(shí)現(xiàn)一個(gè)DDS系統(tǒng)，該DDS系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)是以FPGA為核心實(shí)現(xiàn)的，使用Altera公司的Cyclone系列FPGA。 文章首先介紹了頻率合成器的發(fā)展，闡述了基于FPGA實(shí)現(xiàn)DDS技術(shù)的意義；然后介紹了DDS的基本理論；接著介紹了FPGA的基礎(chǔ)知識(shí)如結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、開發(fā)流程、使用工具等；隨后介紹了利用FPGA實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字頻率合成(DDS)的原理、電路結(jié)構(gòu)、優(yōu)化方法等。重點(diǎn)介紹DDS技術(shù)在FPGA中的實(shí)現(xiàn)方法，給出了部分VHDL源程序。采用該方法設(shè)計(jì)的DDS系統(tǒng)可以很容易地嵌入到其他系統(tǒng)中而不用外接專用DDS芯片，具有高性能、高性價(jià)比，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)；接著對(duì)輸出信號(hào)頻譜進(jìn)行了分析，特別是對(duì)信號(hào)的相位截?cái)嗾`差和幅度量化誤差進(jìn)行了詳細(xì)的討論，由此得出了改善系統(tǒng)性能的幾種方法；最后給出硬件實(shí)物照片和測(cè)試結(jié)果，并對(duì)此作了一定的分析。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，數(shù)字電視已逐漸成為現(xiàn)代電視的主流。利用今年是奧運(yùn)年的契機(jī)，研究和推廣數(shù)字電視廣播具有重大的意義。2006年8月底我國(guó)出臺(tái)的數(shù)字多媒體/電視廣播(DMB-T)標(biāo)準(zhǔn)，確立了中國(guó)自己的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。以此來發(fā)展擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視事業(yè)，不僅可以滿足廣大人民群眾日益增長(zhǎng)的物質(zhì)、文化要求，還可以帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。 本課題在深入研究DMB-T國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，首先對(duì)系統(tǒng)的調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)規(guī)劃，然后對(duì)信道調(diào)制的星座映射、系統(tǒng)信息插入、幀體數(shù)據(jù)處理、PN序列插入的幀形成模塊和成形濾波模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真，并驗(yàn)證了其正確性。 3780個(gè)子載波的時(shí)域同步正交多載波技術(shù)(TDS-OFDM)是DMB-T調(diào)制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于載波數(shù)不是2的整數(shù)次冪，考慮到實(shí)現(xiàn)的有效性，不能采用現(xiàn)已成熟的基-2或基-4的快速傅立葉變換(FFT)算法。針對(duì)調(diào)制系統(tǒng)中特有的3780點(diǎn)IFFT，課題深入分析和比較了Cooley-Tukey、Winograd和素因子三種離散快速傅立葉變換算法的特點(diǎn)和性能，綜合利用了三種算法優(yōu)勢(shì)，考慮了算法的復(fù)雜度、運(yùn)算的速度、資源的消耗，設(shè)計(jì)出一種新的算法，進(jìn)行了Matlab驗(yàn)證和基于FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)的仿真。分析表明，該算法所需的加法、乘法次數(shù)已很逼近4096點(diǎn)FFT算法。 DMB-T發(fā)射端的基帶成形濾波采用了平方根升余弦滾降濾波，由于其0.05的滾降系數(shù)在實(shí)現(xiàn)中比較苛刻，所以是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。本課題利用Matlab工具采用了等紋波最優(yōu)濾波的方法設(shè)計(jì)了169階數(shù)字濾波器，其阻帶衰減達(dá)到了46.9dB，完全符合標(biāo)準(zhǔn)的要求；利用四倍插值的方法實(shí)現(xiàn)了I、Q合路的該濾波器的FPGA設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，顯著降低了濾波器的運(yùn)算量，大大節(jié)約了實(shí)現(xiàn)該濾波器所需的乘法器資源。
標(biāo)簽： FPGA DMBT 信道 調(diào)制
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問題，如果實(shí)現(xiàn)PID軟算法的微處理器因?yàn)閺?qiáng)干擾或其他原因而出現(xiàn)故障，會(huì)引起輸出值的大幅度變化或停止響應(yīng)。而FPGA的應(yīng)用可以從本質(zhì)上解決這個(gè)問題。因此，利用FPGA開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能控制器算法的芯片化，使之能夠廣泛的用于各種場(chǎng)合，具有很大的應(yīng)用意義。 首先分析FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)及開發(fā)流程，指出實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)難度，是擴(kuò)展設(shè)計(jì)功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性價(jià)比的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)由四個(gè)模塊組成，主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機(jī)接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在分析FPGA設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種基于FPGA改進(jìn)型并行結(jié)構(gòu)的PID溫度控制器設(shè)計(jì)方法。在PID算法與FPGA的運(yùn)算器邏輯映像過程中，采用將補(bǔ)碼的加法器代替減法器設(shè)計(jì)，增加整數(shù)運(yùn)算結(jié)果的位擴(kuò)展處理，進(jìn)行不同數(shù)據(jù)類型的整數(shù)歸一化等不同角度的處理方法融合為一體，可以有效地減少邏輯運(yùn)算部件。應(yīng)用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PID控制器，用Modelsim仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性，用Synplify Pro進(jìn)行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實(shí)現(xiàn)布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，論文設(shè)計(jì)完成了12位模數(shù)AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示器、按鍵等相關(guān)外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對(duì)象，以EP1C3T144 FPGA為核心，構(gòu)建PID控制系統(tǒng)。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0～400℃的條件下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，達(dá)到無超調(diào)的穩(wěn)定控制要求，為降低FPGA實(shí)現(xiàn)PID控制器的設(shè)計(jì)難度提供了有效的方法。
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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同步技術(shù)是跳頻系統(tǒng)的核心。本文針對(duì)FPGA的跳頻系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種基于獨(dú)立信道法，同步字頭法和精準(zhǔn)時(shí)鐘相結(jié)合的快速同步方法，同時(shí)設(shè)計(jì)了基于雙圖案的改進(jìn)型獨(dú)立信道法，同步算法協(xié)議，協(xié)議幀格式等。該設(shè)計(jì)使用VHDL硬件語言實(shí)現(xiàn)，采用Altera公司的EP3C16E144C8作為核心芯片，并在此硬件平臺(tái)上進(jìn)行了功能驗(yàn)證。實(shí)際測(cè)試表明，該快速同步算法建立時(shí)間短、同步穩(wěn)定可靠。
標(biāo)簽： FPGA 跳頻系統(tǒng) 同步算法
上傳時(shí)間： 2013-10-21
上傳用戶：JIMMYCB001
針對(duì)石油測(cè)井儀器須將地下傳感器發(fā)送的不同數(shù)量級(jí)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別并恢復(fù)原始數(shù)值，從而方便地面分析地下情況，本文介紹了一種基于FPGA和DSP的石油測(cè)井控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的新方法，采用FPGA芯片EP1C6T144C8進(jìn)行主要時(shí)序控制，DSP做算法運(yùn)算，不依靠GPIO而用數(shù)據(jù)總線來控制放大模式位。調(diào)試以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)整支測(cè)井儀器的控制，并且恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽： FPGA 石油 測(cè)井 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2014-08-11
上傳用戶：鳳臨西北
首先介紹了采用直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)的正弦信號(hào)發(fā)生器的基本原理和采用FPGA實(shí)現(xiàn)DDS信號(hào)發(fā)生器的基本方法，然后結(jié)合DDS的原理分析了采用DDS方法實(shí)現(xiàn)的正弦信號(hào)發(fā)生器的優(yōu)缺點(diǎn)，其中重點(diǎn)分析了幅度量化雜散產(chǎn)生的誤差及其原因，最后針對(duì)DDS原理上存在的幅度量化雜散，利用FPGA時(shí)鐘頻率可調(diào)的特點(diǎn)，重點(diǎn)提出了基于FPGA實(shí)現(xiàn)的DDS正弦信號(hào)發(fā)生器的兩種改進(jìn)方法，經(jīng)過MATLAB仿真驗(yàn)證，改進(jìn)方法較好的抑制了幅度量化雜散，減小了誤差。
上傳時(shí)間： 2013-10-09
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描述了基于FPGA的FIR濾波器設(shè)計(jì)。根據(jù)FIR的原理及嚴(yán)格線性相位濾波器具有偶對(duì)稱的性質(zhì)給出了FIR濾波器的4種結(jié)構(gòu)，即直接乘加結(jié)構(gòu)、乘法器復(fù)用結(jié)構(gòu)、乘累加結(jié)構(gòu)、DA算法。在本文中給出上述幾種算法的結(jié)構(gòu)框圖，并通過FPGA編程實(shí)現(xiàn)上述幾種算法，并給出所用的資源來比較各種算法的優(yōu)劣。
標(biāo)簽： FPGA FIR 濾波器 對(duì)比
上傳時(shí)間： 2013-12-09
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