實(shí)驗(yàn)六 Microsoft Word 文檔

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1、實(shí)驗(yàn)一綜合設(shè)計(jì)選題原則：學(xué)號(hào)后兩位模３取余數(shù)＋１設(shè)計(jì)題目一SPWM脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）實(shí)驗(yàn)原理：SPWM（SinusoidalPWM）脈寬調(diào)制技術(shù)是非常重要的電力電子控制技術(shù)，在高性能電機(jī)驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制、變頻電源、電力電子逆變控制等方面有重要的應(yīng)用。特別是隨著FPGA技術(shù)進(jìn)入這一行業(yè)，使SPWM技術(shù)的應(yīng)用更有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，使其得到了更高效、更深入和更廣泛的應(yīng)用。SPWM控制的原理和相關(guān)技術(shù)可以參考附帶的資料：KX_DN7重要ppt_PDF文件PDF實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)文件SPWM，也可通過(guò)其他途徑獲得相關(guān)資料。圖18SPWM波生成原理圖相對(duì)于空間矢量PWM、隨機(jī)采樣PWM、電流滯環(huán)

2、PWM、自然采樣PWM、等面積采樣PWM或規(guī)則采樣等方式的PWM，正弦采樣的PWM在逆變控制等技術(shù)應(yīng)用中，產(chǎn)生的諧波含量最小，因此應(yīng)用也最廣泛。數(shù)字方式產(chǎn)生SPWM波的原理如圖4-18所示，其中等腰三角波是載波，正弦波是調(diào)制波，當(dāng)這兩路信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)數(shù)字比較器后輸出圖4-18下方的脈沖波形，即SPWM波。當(dāng)正弦波大于三角波時(shí)，比較器輸出1，反之輸出0。三角波與正弦波的頻率比稱(chēng)為載波比；它們的頻率如果等比例增減則為同步調(diào)制方式，否則就是異步調(diào)制方式。載波頻率通常為數(shù)十KHz，載波比為數(shù)百。圖19是基本電路圖。其中PLL20輸出兩路時(shí)鐘，一路C0，輸出3.6MHz，為三角波信號(hào)發(fā)生器提供載波時(shí)鐘；

3、另一路C1輸出200kHz，為正弦波調(diào)制信號(hào)提供時(shí)鐘。CNT10B是10位計(jì)數(shù)器，其一為三角波發(fā)生模塊TRANG（例4-5）提供遞增數(shù)據(jù)。另一CNT10B是正弦波數(shù)據(jù)ROM的地址發(fā)生器。ROM10模塊的數(shù)據(jù)可用附錄1的mif生成器產(chǎn)生，深度是1024，數(shù)據(jù)寬度是10位。當(dāng)下載圖19的設(shè)計(jì)于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)后，圖20是利用邏輯分析儀SignalTapII實(shí)測(cè)的波形，顯然與圖18的波形有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。三角波發(fā)生模塊moduleTRANG3(ADR,OUTD);input[9:0]ADR;output[9:0]OUTD;wire[9:0]OUTD;reg[9:0]OT1;reg[10:0]CC;alwa

4、ys@(ADRorCC)beginif(ADR<10'b1000000000)beginOT1[9:1]<=ADR[8:0];OT1[0]<=1'b0;endelsebeginCC<=11'b10000000000+(~ADR);OT1[9:1]<=CC[8:0];OT1[0]<=1'b0;endendassignOUTD=OT1;endmodule（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1：設(shè)計(jì)面積采樣PWM信號(hào)發(fā)生電路，并在FPGA上實(shí)現(xiàn)，用邏輯分析儀和示波器顯示波形。KX_DN5/7實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)演示示例(含實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)pdf/PDF課件)：/EDA_EP3C5E/EXPERIMENTs/EXP33_PWM_GENERA

5、TOR/。（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2：根據(jù)圖4-19，在FPGA上實(shí)現(xiàn)SPWM信號(hào)發(fā)生器，試用邏輯分析儀生成圖4-20的波形。查閱資料，討論SPWM的應(yīng)用領(lǐng)域、基于FPGA的數(shù)字SPWM的優(yōu)勢(shì)，并研究異步或同步調(diào)制的優(yōu)缺點(diǎn)，以及載波比對(duì)不同控制對(duì)象的影響。KX_DN5/7系統(tǒng)演示(含實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)pdf/PDF課件)：/EDA_EP3C5E/EXPERIMENTs/EXP37_SPWM_Basic/（4）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3：查閱資料，利用基于SPWM的逆變技術(shù)，給出30Hz變頻電源的設(shè)計(jì)方案。圖19SPWM波發(fā)生器基本電路圖圖20圖4-19電路的SignalTapII實(shí)測(cè)波形圖21三相SPWM控制器電路模塊圖（5）

6、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4：根據(jù)圖4-21，設(shè)計(jì)更實(shí)用的三相SPWM控制器。其中CLK可以來(lái)自鎖相環(huán)；由DDS模塊生成4路信號(hào)，一路是三角波發(fā)生模塊時(shí)鐘SC_CLK。相對(duì)于其余3路正弦波的基頻，通過(guò)改變SC_CLK的頻率性質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)同步調(diào)制方式、異步調(diào)制方式以及改變載波比。DDS的三路正弦波可數(shù)控調(diào)頻，各相差120度；DDS中的波形ROM可以直接使用3個(gè)10位地址線和10位輸出數(shù)據(jù)線的LPMROM（因?yàn)镋P3C5的內(nèi)嵌RAM足夠大），3個(gè)不同相位的正弦波數(shù)據(jù)mif文件可用附錄1的工具生成。幅度調(diào)制模塊可用EP3C5中專(zhuān)用數(shù)字乘法器嵌入式模塊實(shí)現(xiàn)。為了保護(hù)IGBT，防止上下橋臂同時(shí)導(dǎo)通而燒毀此器件，必須設(shè)計(jì)

7、死區(qū)控制模塊?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需要設(shè)置死區(qū)時(shí)間，通常為數(shù)百ns。死區(qū)發(fā)生器可由死區(qū)計(jì)數(shù)器和相關(guān)組合電路構(gòu)成，使同相的上下橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)能錯(cuò)開(kāi)一個(gè)死區(qū)時(shí)間段，以免功率器件短路。設(shè)計(jì)題目二4X4陣列鍵盤(pán)鍵信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)（1）實(shí)驗(yàn)原理：4X4陣列鍵盤(pán)十分常用，圖4-15是其電路和接口。假設(shè)其兩個(gè)4位口，A[3:0]和B[3:0]都有上拉電阻。在應(yīng)用中，當(dāng)按下某鍵后，為了辨別和讀取鍵信息，一種比較常用的方法是，向A口掃描