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本课题主要是进行变频电源软硬件系统的设计,采用可编程逻辑器件FPGA做为变频电源的主控芯片。传统的微处理器如51系列单片机,由于指令功能不强,处理速度慢,乘除法指令周期过长,外围电路数据转换速度慢等缺点,使变频电源的性能得不到充分的发挥,难以实现现代工业对变频电源高精度、实时性的要求。本课题中,采用了高速度、高性能的FPGA和高频开关管IGBT,采用了直接数字频率合成技术(DDS)和分段同步控制方式,变频电源的输出波形具有高频率、高精度、畸变小、实时性以及调频范围宽等特点。本课题的硬件主要由逆变主电路系统和FPGA控制电路系统构成,包括FPGA控制电路、三相逆变驱动电路、A/D采样电路、互感器电路、辅助电源电路、调压整流电路、滤波及缓冲电路等。由FPGA控制电路输出六路PWM信号(PWM1-PWM6)来控制逆变器的IGBT通断,通过电流电压互感器对输出进行反馈,再经A/D转换器进行采样,传给FPGA控制电路来调节输出,构成闭环控制系统。反馈信号一方面用于调节输出;另一方面则用于各种保护。本课题的软件设计是编写Verilog HDL代码,利用FPGA的逻辑门、LUT单元、IP核、存储器、时钟(DMC)等资源,生成DDS(调制波)模块、三角波载波模块、三相正弦波与三角波比较模块、删除模块、死区模块、PI调节控制模块、故障(过流/过载、过/欠压等)检测及保护封锁模块、硬件看门狗模块、压频控制模块、A/D控制模块、互感器控制模块、六路PWM脉冲及相关算法电路模块,并将完善键盘和显示控制模块、与上位机串口通信模块。最后,将软硬件系统联合调试,经验证,软件及硬件系统都达到了预期的目标,实现了基本功能,效果较好。本课题把所有的控制电路都集成在FPGA中,减少了PCB面积,提高了系统可靠性、降低了成本。变频电源为用电设备提供了各自所需的电能形式,其广泛应用逆变技术,具有高效灵活、节能环保、节约材料、动态性能好等特点。大力发展变频电源事业,对国家提倡的“低碳经济和清洁能源”战略具有重要意义。