EDA作業(yè)FPGA在電力電子方面應(yīng)用稿件

EDA作業(yè)FPGA在電力電子方面應(yīng)用稿件第一頁(yè)，共20頁(yè)。參考中文基于FPGA的嵌入式交通信號(hào)控制機(jī)設(shè)計(jì)王世隆-哈爾濱工業(yè)大學(xué)-2013.601基于FPGA的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)羅達(dá)逸-廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-2013.602一種基于FPGA的SPWM波的實(shí)時(shí)生成方法丁衛(wèi)東,郭前崗,周西峰-南京郵電大學(xué)-計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展2011.203基于FPGA的伺服電機(jī)測(cè)速與控制系統(tǒng)研究陶剛-上海交通大學(xué)-2013.204基于FPGA的車輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的研究與仿真設(shè)計(jì)

宋振偉-哈爾濱理工大學(xué)-2014.305獻(xiàn)文第二頁(yè)，共20頁(yè)。1.基于FPGA的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制系統(tǒng)從模擬元件控制器向全數(shù)字控制器技術(shù)轉(zhuǎn)變。隨著現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)器件和現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù)的發(fā)展,單片F(xiàn)PGA芯片即可實(shí)現(xiàn)矢量控制算法單片F(xiàn)PGA芯片即可實(shí)現(xiàn)矢量控制算法。此技術(shù)能夠克服模擬伺服系統(tǒng)的零點(diǎn)漂移、可靠性低和分散性大的不足,且改善控制電路的可靠性、控制精度、設(shè)計(jì)體積和開發(fā)周期。在軍事和工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。第三頁(yè)，共20頁(yè)?；贔PGA的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括外部直流電源、FPGA控制板、功率驅(qū)動(dòng)模塊、永磁同步電機(jī)、JTAG下載器、ISE開發(fā)環(huán)境。第四頁(yè)，共20頁(yè)。2.一種基于FPGA的SPWM波的實(shí)時(shí)生成方法目前有多種方法可以產(chǎn)生SPWM脈寬調(diào)制波,常用的方法有兩種,一種是利用具有PWM發(fā)生電路的專用微處理器芯片,如TMS320F240、TMS320F2812等,但這種方法只能產(chǎn)生6路或12路的PWM信號(hào);另一種是利用模擬電路對(duì)三角載波與正弦調(diào)制波進(jìn)行比較,產(chǎn)生SPWM脈沖,但這種電路設(shè)計(jì)復(fù)雜,與數(shù)字系統(tǒng)連接困難,難以滿足復(fù)雜要求。介紹了基于Spartan-3E系列FPGA芯片XC3S500E與DDS結(jié)合的SPWM波的實(shí)時(shí)生成方法,利用該方法可極大地提高SPWM輸出波形的品質(zhì),提高逆變器的動(dòng)態(tài)響應(yīng),從而有效解決了逆變電路中輸出諧波含量大,動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢等問(wèn)題第五頁(yè)，共20頁(yè)。3.基于FPGA的伺服電機(jī)測(cè)速與控制系統(tǒng)研究一般的電機(jī)測(cè)速辦法,若想準(zhǔn)確測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速,則需要借助于高精度編碼器,但成本會(huì)大幅增加。本文研究如何最大程度利用低精度編碼器上有限的信息、達(dá)到借助高精度編碼器才會(huì)實(shí)現(xiàn)的測(cè)速高精度,以及在算法應(yīng)用時(shí)該如何根據(jù)測(cè)速模塊的特性,調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制,使整個(gè)控制系統(tǒng)的性能重新達(dá)到最優(yōu)。在FPGA中借助實(shí)驗(yàn)和算法模塊的特性分析,對(duì)于已有的最小二乘測(cè)速算法進(jìn)一步提出了改善措施;研究和總結(jié)了實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中,如何避免和改善外界因素對(duì)測(cè)速的影響,以最大程度發(fā)揮其測(cè)速性能。第六頁(yè)，共20頁(yè)。基于FPGA的伺服電機(jī)測(cè)速與控制系統(tǒng)研究基于FPGA的伺服電機(jī)測(cè)速與控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)第七頁(yè)，共20頁(yè)。4.基于FPGA的車輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的研究與仿真設(shè)計(jì)本文以FPGA應(yīng)用技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)車輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)進(jìn)行研究，整個(gè)系統(tǒng)有車道線自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)兩部分組成。系統(tǒng)應(yīng)用FPGA技術(shù)采用自頂向下的層次化設(shè)計(jì)原則，完成了系統(tǒng)仿真測(cè)試。FPGA技術(shù)通常應(yīng)用于車輛智能控制方面，由于其具有并行處理、現(xiàn)場(chǎng)可編程等優(yōu)點(diǎn)，能夠取得較好的效果，因此，將FPGA技術(shù)應(yīng)用于車輛智能控制的問(wèn)題求解中去可以克服處理速率慢，信息處理量小，開發(fā)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。此設(shè)計(jì)使長(zhǎng)途駕駛者在駕駛過(guò)程中得到有效地休息，并為駕駛新手在車距控制和超車時(shí)提供有效的安全保障，或提供最有效安全的超車路線。第八頁(yè)，共20頁(yè)?；贔PGA的車輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的研究與仿真設(shè)計(jì)基于FPGA的改進(jìn)算法與傳動(dòng)算法對(duì)圖像處理的效果比較圖第九頁(yè)，共20頁(yè)。5.基于FPGA的嵌入式交通信號(hào)控制機(jī)設(shè)計(jì)隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市路網(wǎng)的供給增長(zhǎng)難以負(fù)荷由汽車保有量迅速增加所帶來(lái)的交通需求增長(zhǎng)，交通擁堵問(wèn)題日益突出，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)和城市化的進(jìn)一步發(fā)展。多數(shù)信號(hào)機(jī)的技術(shù)手段只能支持簡(jiǎn)單的單點(diǎn)定時(shí)信號(hào)控制，無(wú)可變換相位的控制過(guò)程，導(dǎo)致交叉口延誤過(guò)高。同時(shí)，由于技術(shù)手段落后，無(wú)論在算法還是硬件層面均難以實(shí)現(xiàn)互連通信、實(shí)時(shí)監(jiān)控和系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制，并且可維護(hù)性差，滿足城市化下對(duì)交通管理的復(fù)雜要求。文即是以FPGA為開發(fā)平臺(tái)，采取Nios軟核的SOPC技術(shù)開發(fā)出一套遠(yuǎn)程可控的信號(hào)機(jī)系統(tǒng)，采用高速率傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)通信方式，以滿足當(dāng)下對(duì)交通信號(hào)管理的自適應(yīng)要求?；贔PGA的設(shè)計(jì)具有串、并行工作方式和高速、高可靠性、規(guī)模大、設(shè)計(jì)開發(fā)周期短、設(shè)計(jì)制造成本低、軟硬件可剪裁、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無(wú)需測(cè)試、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),是理想的新型交通信號(hào)控制機(jī)的開發(fā)平臺(tái)。將FPGA合理的應(yīng)用到交通信號(hào)控制領(lǐng)域不僅能夠滿足現(xiàn)階段對(duì)交通信號(hào)控制機(jī)的更多要求，同時(shí)也能堅(jiān)固節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等重要的外圍條件。第十頁(yè)，共20頁(yè)。參考FPGA-BasedExperimentalInvestigationofaQuasi-CentralizedModelPredictiveControlforBack-to-BackConverters(基于FPGA背靠背轉(zhuǎn)換器的準(zhǔn)集中預(yù)測(cè)控制模型的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究)01SynchronousFPGA-BasedHigh-ResolutionImplementationsofDigitalPulse-WidthModulators（基于FPGA的高分辨率同步數(shù)字脈寬調(diào)制器）IEEETRANSACTIONSONPOWERELECTRONICS-2012.5.502DevelopmentofanFPGA-BasedSPWMGeneratorforHighSwitchingFrequencyDC/ACInverters（基于FPGA高頻開關(guān)DC/AC逆變器SPWM發(fā)生器）IEEETRANSACTIONSONPOWERELECTRONICS-2014.1.103VoltageandCurrent-ModeControlforaBuck-ConverterbasedonMeasuredIntegralValuesofVoltageandCurrentImplementedinFPGA（基于FPGA測(cè)量積分值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)BUCK變換器電壓電流模式控制）-IEEE-2014.12.1204LeakageCurrentEliminationofFour-LegInverterforTransformerlessThree-PhasePVSystems(基于FPGA實(shí)現(xiàn)消除無(wú)變壓器三相光伏發(fā)電系統(tǒng)四橋臂逆變器漏電流)-IEEE-2016.3.305獻(xiàn)文英文第十一頁(yè)，共20頁(yè)。1.基于FPGA的高分辨率同步數(shù)字脈寬調(diào)制器數(shù)字控制在電力電子中的優(yōu)勢(shì)導(dǎo)致越來(lái)越多地使用數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器。而使用傳統(tǒng)的PWM實(shí)現(xiàn)方案，當(dāng)功率變換器的開關(guān)頻率增加時(shí)，對(duì)時(shí)鐘頻率的要求可能會(huì)超過(guò)正常設(shè)置范圍?；赟partan-3E系列FPGA芯片XC3S500E與DDS結(jié)合的SPWM波的實(shí)時(shí)生成方法,利用該方法可極大地提高SPWM輸出波形的品質(zhì),提高逆變器的動(dòng)態(tài)響應(yīng),從而有效解決了逆變電路中輸出諧波含量大,動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢等問(wèn)題第十二頁(yè)，共20頁(yè)。基于FPGA的高分辨率同步數(shù)字脈寬調(diào)制器第十三頁(yè)，共20頁(yè)。2.基于FPGA高頻開關(guān)DC/AC逆變器SPWM發(fā)生器正弦脈寬調(diào)制（SPWM）數(shù)字化還是基于模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本文中，提出了一個(gè)基于FPGA的SPWM發(fā)生器，可以運(yùn)行在在開關(guān)頻率高達(dá)1MHz的情況下（需要FPGA操作頻率在100–160MHz），因此其能夠滿足現(xiàn)代單相DC/AC電源轉(zhuǎn)換器對(duì)于高開關(guān)頻率頻率的要求。FPGA結(jié)構(gòu)和邏輯單元靈活、集成度高以及適用范圍寬等特點(diǎn)，使其可以調(diào)整各種單相DC/AC逆變器中的單元模塊。后經(jīng)過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，相比于過(guò)去提出的SPWM生成設(shè)計(jì)的波形發(fā)生器本文提出了具有更快的開關(guān)頻率，低功耗、高精度的生成所需的SPWM波形。第十四頁(yè)，共20頁(yè)?；贔PGA高頻開關(guān)DC/AC逆變器SPWM發(fā)生器第十五頁(yè)，共20頁(yè)。3.基于FPGA測(cè)量積分值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)BUCK變換器電壓電流模式控制

本文介紹了一個(gè)基于FPGA（可編程門陣列）完整的數(shù)字控制DC-DC降壓變換器系統(tǒng)。電壓和電流模式控制是基于電壓控制振蕩器VCO分別對(duì)輸出電壓和電感電流進(jìn)行測(cè)量的方法。這個(gè)測(cè)量原理使用數(shù)字積分法獲得輸出電壓和電感電流的積分值。在模擬電流模式控制中，瞬態(tài)電感電流值測(cè)量用于開關(guān)動(dòng)作。所有任務(wù)在FPGA實(shí)施控制。通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法的開關(guān)頻率為25千赫。第十六頁(yè)，共20頁(yè)?；贔PGA高頻開關(guān)DC/AC逆變器SPWM發(fā)生器(a)四橋BUCK變換器(b)FPGA模塊(c)半橋變換器電流測(cè)量模塊第十七頁(yè)，共20頁(yè)。4.基于FPGA實(shí)現(xiàn)消除無(wú)變壓器三相光伏發(fā)電系統(tǒng)四橋臂逆變器漏電流對(duì)于電流三相光伏（PV）變壓器系統(tǒng)的非常重要的一個(gè)問(wèn)題就是消除漏感。在本文中，研究了消除四橋臂逆變器漏電流的方法。通過(guò)建立普通循環(huán)模型，清楚地確定泄漏電流產(chǎn)生機(jī)理。通過(guò)對(duì)不同典型載波模式檢測(cè)方法及其相應(yīng)的共模電壓的討論。利用布爾邏輯功能新型調(diào)制策略實(shí)現(xiàn)了恒定的共模電壓使得漏電流降低。最后，不同的調(diào)制方法的實(shí)施和測(cè)試是基于TMS320F28335DSP+XC3S400FPGA數(shù)字控制平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。第十八頁(yè)，共20頁(yè)。5.基于FPGA背靠背轉(zhuǎn)換器的準(zhǔn)集中預(yù)測(cè)控制模型的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究電壓源背靠背電源轉(zhuǎn)換器是廣泛應(yīng)用于并網(wǎng)應(yīng)用。本文提出了一種對(duì)于背靠背轉(zhuǎn)換器不帶外循直流環(huán)節(jié)環(huán)控制器準(zhǔn)集中模型預(yù)測(cè)控制（QC-DM