高精度逆变电源输出电压直流漂移的调偏控制

逆变器中的隔离环节、各功率器件等存在漂移和特性不对称以及正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)都会引起逆变电源输出电压的直流漂移。该文提出了一种高精度逆变电源输出电压直流漂移的调偏控制方案,系统采用基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的全数字控制。给出了直流调偏控制的基本原理及其闭环控制系统。分析了模数转换器(analogue-to-digital converters,ADC)精度与数字脉宽调制(digital PWM,DPWM)精度之间的关系,并给出了抑制极限环振荡的必要条件。提出一种提高DPWM精度的新方法,可以进一步提高直流调偏控制的精度。最后,在一台单相8重化9电平电压型逆变器的实验平台上进行实验验证,实验结果表明了该控制方案的有效性。     

基于FPGA数字硬件的无刷直流电动机速度控制系统

针对传统无刷直流电动机数字控制器中,电动机控制采用软件方式实现所带来的控制速度慢、可靠性低等问题,提出了一种全数字化的无刷直流电动机速度伺服系统控制器的数字硬件方案,并在一片高端现场可编程门阵列Cyclone Ⅲ FPGA中得到了具体验证和实现。该方案综合运用FPGA丰富的逻辑资源,针对电动机信号检测和控制的特点,采用HDL硬件语言实现了PI调节模块、滤波模块、霍尔测速模块、前馈补偿模块、PWM调制及换相模块等功能,整个控制系统响应速度快、超调小、稳态误差小、可靠性高、灵活性强,实现了全数字控制,在速度伺服或位置伺服等高性能运动控制系统中有重要的应用价值。实验结果表明,该控制器控制周期缩短到40μs,具有良好的动态和静态性能。     

基于DSP单相逆变电源抗直流偏磁技术

本文研究了单相桥式正弦波逆变电源产生直流偏磁的原因,对输出变压器产生偏磁的各种情况进行了深入分析,充分地考虑了控制电路,主电路开关管特性不一致,驱动电路,调理电路以及负载扰动对变压器的影响。针对基于DSP的全数字化三闭环控制逆变电源直流偏磁进行研究,并加入了数字高通滤波器进行抗直流偏磁控制。该偏磁控制方法的有效性已经在单相2kVA400Hz逆变电源实验样机上得到证实。实验结果表明,该方案可以很好地对直流偏磁进行抑制,具有很好的实用性。     

FPGA全数字电力电子变换控制器设计

针对目前的电力电子变换控制器多以数字信号处理器为核心进行设计、其存在的固有延时以及指令顺序执行特性无法满足一些实时性高、灵活性强的应用场合需求问题,研究了具有硬件并行与准模拟电路特性的现场可编程门阵列,可更好地用于构建高性能数字控制系统.通过分析电力电子控制器设计现状和FPGA电力电子控制器的典型应用,得出以FPGA为核心的电力电子控制器的特点,提出了具有指导意义的FPGA全数字电力电子控制器设计原则和设计方法.基于此,设计了有源电力滤波器FPGA全数字控制器,并与DSP控制器在控制性能上进行了具体比较,最后结合电力电子装置发展趋势对FPGA全数字控制器的应用前景进行了展望,期望为FPGA在电力电子控制器中的设计与应用提供有益思路.     

全数字化逆变电源输出变压器偏磁问题与抑制

针对 SPWM全桥逆变电源输出变压器直流偏磁问题 ,详细分析了直流偏磁对逆变电源的影响 ,并提出了一种基于 DSP的全数字化控制方案。在一台 4 4 0 V直流输入、5 .5 k W交流 4 0 0 Hz输出的中频逆变器上进行了系统的实验验证。实验结果表明 ,该方案对直流偏磁问题抑制的有效性和实用性。     

基于FPGA三相电流型逆变器SVPWM控制研究

提出了一种基于FPGA和采用空间矢量PWM(SVPWM)控制算法实现的电流型逆变器数字化方案.该电路结构具有Boost升压功能,可广泛用于串级调速系统.采用SVPWM控制能提高直流利用率,使电网侧保持单位功率因数,以减小交流谐波THD.控制器采用现场可编程门阵列(FPGA),可使控制系统具有更好的实时性和更小的系统延时.动、静态仿真和实验研究均表明,该设计方案具有保持单位功率因数运行、控制灵活和稳定性高等优点.     

基于DSP与FPGA的全数字伺服控制系统研究

基于DSP与FPGA的特点,设计开发了全数字无刷直流电动机控制系统。对速度检测电路、驱动电路、保护电路以及人机接口电路等内容进行了阐述。实验结果验证了该设计方案的有效性和可靠性。     

基于DSP-FPGA全数字控制的矢量控制系统

主要介绍了一种基于DSP和FPGA的全数字化感应电动机矢量控制系统,在分析系统总体设计方案的基础上,重点介绍了速度检测、电流采样和闭环调节器设计,并削述了控制系统的软件实现方法.通过对实际电机的控制试验结果表明,该控制系统具有优良的动静态性能和较好的控制效果,具有广阔的应用前景.     

一种四轴舵机控制系统关键技术研究

在分析舵机控制基本原理的基础上,确定了舵机控制策略。针对超小型全数字四轴舵机控制系统中的关键技术进行了研究,提出了一种以单片FPGA为控制核心、以SA305为功率驱动元件的硬件实现方案,给出系统的总体架构框图。重点阐述了基于FPGA的PI调节器实现方法、基于FPGA的多路串行AD转换器读写控制、E2PROM的接口控制实现方案和电流截止保护的实现方法等关键技术。试验表明,该舵机控制系统具有良好的控制性能。     

三相电流型多电平变流器的数字控制技术

基于DSP和FPGA硬件系统,本文给出了三相电流型多电平变流器的控制系统的设计方法。文中给出一种二逻辑PWM信号到三逻辑PWM信号的数字转换方法,从而将三逻辑PWM信号的实现以及短路脉冲的分配完全移植于FPGA内部.实现了电流型多电平变流器的全数字化控制。通过一个三相电流型7电平逆变器实验.对所构造的控制系统进行了验证。     

基于DSC+CPLD的双余度永磁无刷直流伺服系统

提出了基于数字信号控制器(Digital Signal Controller,简称DSC)和复杂可编程逻辑器件(Complex ProgrammableLogic Device,简称CPLD)构成的双余度永磁无刷直流电机(BLDCM),将其作为飞行器舵机作动系统的执行机构。通过对不同类型的余度运行模式与双余度电机结构特性的比较,确定了系统的设计方案。分析了以dsPIC30F5015为核心的控制电路、功率逆变电路、旋转变压器数字转换电路的工作原理,提出了双余度系统的控制策略。采用LabWindows/CVI构建余度管理与系统调试平台,对系统的性能进行了测试。实验结果表明,两余度可并行工作,系统最高响应频率为5Hz。     

基于耦合电感的低纹波数字DC/DC电源

针对数字开关电源比模拟电源输出纹波大的问题,介绍了一种降低数字开关电源输出纹波的有效途径.利用耦合电感滤波网络,达剑低纹波的要求,同时不会破坏原开关电源的动态性能.基于AFS600混合信号FPGA搭建了数字DC/DC电源平台,实现了片上控制系统.实验证明,输出纹波得到了有效抑制,纹波降低了50%.     

DSP和CPLD构成的矩阵式变换器控制系统

分析了矩阵式变换器(Matrix Converter,简称MC)的空间矢量调制和双向开关半软换流策略,提出了采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,应用复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现半软换流策略的矩阵式变换器全数字控制方案,实验结果表明了这一方法的可行性和可靠性。     

基于DSP/CPLD的双转子无刷直流电动机仿真

设计双转子无刷直流电动机12个位置传感器换相方案,给出驱动信号和传感器逻辑关系.在Matlab/Simulink仿真平台上,建立电动机仿真模型.按实际工作特性建立数字信号处理器(DSP)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等模型,并设计调速系统控制器.仿真结果表明基于DSP/CPLD控制的电动机系统模型有效和准确.     

全数字双向DC/DC变换器中电流断续控制的研究

在数控双向DC/DC变换器的平均电流控制中,由于受数字系统采样频率的限制,存在电流断续时无法控制的问题.本文基于F2407A DSP控制系统,提出了一种在电流断续时采用开环控制的策略.通过采样输入输出电压以获取电感的平均电流,从而代替了实际的采样电流,以进行PI调节.实验结果表明,当电感电流断续时,该控制策略能很好地实现电路的恒流控制.     

平均电流法均流在数字DC/DC电源中的应用

针对两个数字控制DC/DC电源模块实现并联均流的问题,设计了一款由四个运算放大器组成的均流控制器,该控制器是基于平均电流模式的自动均流控制。介绍了数字控制电源系统的并联均流总体方案,重点分析设计了均流控制电路,研究了数字控制电源的电压反馈控制。通过在基于ADP1053数字式DC/DC电源模块上进行试验,验证了该均流控制电路的合理性。     

大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证：(一)整体构架及大规模交直流电网仿真验证

随着中国特高压交直流电网快速发展,交直流、多直流之间相互影响加剧,电网安全运行面临严峻挑战,对仿真工具的性能提出了更高的要求。对接入实际直流工程的控制保护装置进行数模混合仿真是当前对大规模交直流系统动态特性进行仿真所采用的较为准确的仿真手段。文中在原有数模混合仿真技术基础上,提出了适用于研究大规模交直流混联电网运行特性的新一代数模混合仿真平台构建方案。该方案以大规模电磁暂态实时仿真软件HYPERSIM和超级并行计算机SGI为数字仿真核心,接入全部在运直流工程的控制保护装置及其他类型电力电子控制保护装置,解决了大规模特高压交直流电网高精度仿真试验研究的难题,并且实现了同时接入8回直流工程控制保护装置、电磁暂态仿真规模超过6 000节点的数模混合实时仿真。通过对实际电网故障的反演和结果对比,验证了所构建仿真平台方案的有效性。     

基于单片机控制的可编程直流负载测试系统研究

为满足直流电源特性测试中负载可编程、自动加载的需求,提出了一种基于单片机控制的可编程直流负载测试系统的实现方案。该系统以C8051F020单片机为主控单元,结合现有的电阻加载技术,实现了可编程直流负载的恒流、恒阻以及恒功率控制,在各个模式下具有较好的测试精确度,可以更简单、快捷、可靠地对电源、变压器等电子设备进行输出特性测试。     

并联型直流有源电力滤波器的控制系统设计

并联型直流有源电力滤波器可以有效抑制高压直流输电线路谐波,但该滤波器对其控制系统的性能要求也较高。文中采用输电电流高增益反馈控制方法作为控制策略,并依此方法确定了各项设计参数。同时,针对该控制方法的要求基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)设计了一套控制器装置。该装置通过锁相环实现了同步采样和控制。该方法既提高了谐波检测准确度,又能使数字滤波处理的通带频率自动跟踪系统频率变化。该装置实现了一种具有较小相移的脉宽调制模块,保证了谐波抑制性能和滤波系统的稳定。基于该控制系统的样机实验获得了良好的谐波抑制效果。