基于FPGA的DC/DC开关变换器的数字控制器

在DC/DC开关变换器的数字控制器设计中,数字信号处理器(Digital Signal Processor,简称DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Arrays,简称FPGA)是两种主要的数字器件.在此,结合实际的数字控制DC/DC开关变换器,研究了在FPGA平台上实现DC/DC开关变换器的数字控制器,同时介绍了数字控制器中使用的各功能模块及其整个系统的时序.实验系统的测试结果证明了将FPGA用于DC/DC开关变换器的数字控制器是可行的.     

高频多相数字DC/DC控制器的设计

介绍了应用于低电压、大电流高频多相数字DC/DC控制器的设计.该控制器采用数字PID算法、电压模式控制,具有DVS功能.控制器在现场可编程门阵列(FPGA)上实现,采用Dither数字脉宽调制(DPWM)结构获得1MHz的开关频率.采用该控制器的四相Buck电路输入电压为12V,输出电压由8 bit VID码控制从0～1.6 V可调,每相电流20A.实验结果证实了控制器的性能以及设计方法的正确性.     

基于FPGA的三相锁相环实现

提出一种基于可编程逻辑阵列(FPGA)实现三相锁相环(PLL)控制器的全数字化方案。在单片FPGA中,采用硬件描述语言VerilogHDL实现了包括d,q坐标变换、PI调节器、压控振荡器(VCO)模块及其它实验用模块的三相锁相环控制算法。基于Simulink的仿真结果显示,在三相电压频率突变时,三相锁相环对输入信号频率和相位锁定时间小于两个基波周期的,稳态误差小。基于FPGA硬件逻辑实现的三相锁相环控制器实验结果表明,在三相电压畸变的输入下,动态和静态特性良好,对非线性负载和测量引起的谐波、直流偏移等干扰也不敏感,这种控制器能够满足柔性速度系统(FACTS)装置对电压和相位信息实时性和准确性的要求。     

电压调节模块数字控制芯片的研究

新一代微处理器的发展对为其供电的电压调节模块(VRM)提出了挑战,下一代VRM的输出电压将低于1V,电流将大于100A,满足负载的电流上升率di/dt>100A/滋s的要求。分析了新一代VRM发展的特点及发展趋势,根据其快速变化负载的特性,提出了一种将暂态和稳态过程分离的控制的方法,在动态过程中采取最大力度控制,以满足输出的要求。用该控制方法设计出了一种适合于VRM的数字控制芯片结构,在此结构的基础上完成了各个部分的IP软核设计,最后在Altera公司的Cyclone系列FPGA上进行了实验验证,实验结果验证了设计的正确性,在负载变化率为23.1A/滋s的情况下,能将单相VRM的最大输出纹波限制在±6%。     

高功率因数AC／DC变换器的数字控制

对高功率因数ＡＣ／ＤＣ变换器的开关式电压调整环节,利用动态功率平衡关系,以平方输出电压作状态变量,建立离散化平均模型,在此基础上给出了闭环系统数字控制算法,仿真结果验证了所建模型及控制方法的正确性。     

基于电容电荷平衡的DC/DC变换器的数字控制算法

利用电容电荷平衡原理来推导出直流,直流变换器的动态控制算法.介绍了变换器在负载电流突变和输入电压突变时的最优算法模型,详细分析了如何减少输出电压的波动以及缩短恢复时间以提高变换器的动态响应.试验结果验证了这两种算法的有效性,在25W、400kHz的同步整流Buck变换器中,应用该控制算法使得直流/直流变换器的动态响应达到最优.     

极低电压数字控制DC/DC变换器仿真研究及实现

数字化控制是开关电源的发展趋势.以同步整流的Buck电路为例,首先对电路进行了建模和设计,然后详细论述了数字控制中应注意的问题,并提出了定点仿真的概念,利用Matlab/Simulink进行了仿真.仿真结果表明,该数字控制Buck变换器具有良好的动态响应性能和稳态输出.最后,通过实验给予了验证.     

一种新型数字控制全桥DC/DC变换器的设计

传统的模拟控制DC/DC变换器,其控制方法单一,硬件电路结构复杂,因此极大地制约了电源效率的提高和电源硬件成本的缩减.本文提出了一种电源数字化控制方案,采用了一种先进的电路拓扑并结合ARM处理器设计了一种全数字控制方法.该方案可以有效地减小电源的体积,降低电源的成本,提高电源的效率.本文的零电压零电流变换器拓扑结构合理...     

DC—DC变换器的数字控制及其特性

本文以Ｂｕｃｋ（降压型）ＤＣ－ＤＣ变换器为例,就数字ＰＷＭ方式的ＰＩＤ控制电路和的构成和工作原理,以及稳态时的三种不同工作模式的机理进行了详细的论述,同时求出相应的动态特性和系统的稳定边界。对系统进行了实测,得到良好的性能和对实际有益的结构。     

数字控制双向全桥DC/DC变换器分析设计

数字控制双向DC/DC变换器采用有源箝位抑制开关管的电压尖峰,实现了电压型全桥开关管的零电压零电流开关(ZVZCS),减小了电流型全桥开关管的开通损耗。分析了双向全桥DC/DC变换器的工作原理,给出了数字控制系统设计,调试出一台250 V/5 A的实验样机。实验结果表明,该双向全桥DC/DC变换器效率高,控制方案有效可行。与传统的模拟控制相比,数字控制调试方便,单片机外围控制电路简单,具有良好的应用价值。     

隔离DC-DC变换器数字PWM控制技术的研究

由于数字控制的独特优势,DC-DC变换器的数字控制技术的应用越来越广泛。与非隔离的相比,隔离DC-DC变换器还需要解决数字控制系统原边和副边的隔离。本文提出了几种方法,以ALTERA公司 CycloneⅡ系列FPGA为数字控制器,通过调制解调的方式实现了原边与副边之间PWM波的可靠传递,并在220V交流输入和12V直流输出的隔离半桥上主电路上得以验证。     

基于FPGA的矩阵变换器换流策略研究

由于矩阵变换器采用单向自关断器件组成双向开关,无自然换流通路,因此如何安全可靠地实现器件间的换流是矩阵变换器实用化的关键.详细介绍了电流型四步换流策略及其实现方法,设计并实现了基于FPGA的矩阵变换器双向开关间的安全换流策略,在开关状态时间小于换流时间时,采用不换流的方法,重点解决了此时出现换流失败的问题.采用双电压调...     

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FPGA的载波相移级联H桥多电平变流器

大功率电力电子变流装置得到了越来越深入的研究,在大容量电机驱动、交直流电力传输等场合的应用范围也越来越广泛.在大功率电力电子变流装置的实现上,一个重要的问题就是大功率器件的工作频率较低,无法应用PWM技术等优秀的调制技术.提出基于FPGA的多路PWM波形发生器,介绍其原理与设计,并应用于级联型多电平变频器控制系统,最后通过仿真和实验验证了对基于载波相移技术的级联多电平变流器数字控制的可行性;通过输出波形频谱分析,验证了载波相移SPWM是通过低频谐波的相互抵消来提高等效开关频率,而不是简单地将谐波向高次推移.     

基于FPGA和MCU的数字电桥的研制

本文介绍了一种基于现场可编程逻辑门阵列FPGA和微控制器MCU设计的高性能数字式电桥的系统结构.数字电桥采用了伏安法的自由轴测量原理;激励信号使用直接数字频率合成技术,产生了失真度小、幅值稳定的正弦信号;采用了全数字相敏检波技术,大大提高了鉴相的精度;设计了专用的积分A/D转换器,提高了转换的精度.该数字电桥基本测量精度达到了0.01%,同时具有数据处理、自校准、自修正、自诊断及显示各种测试条件、参数和结果等功能.     

无光耦隔离的多路数字DC／DC变换器的研究

采用数字控制实现了一款多路精确稳压输出的DC/DC变换器,系统论述了硬件电路拓扑结构的设计方法和数字控制器的实现途径。该电源模块采用了双控制器和中间母线电压架构,实现了无光耦的隔离式多路输出,解决了光耦的电流传输比因温度变化进入非线性区而引起输出电压不稳定的问题。同时,该数字控制器可实现关键参数的在线更新,使设计方案更具灵活性和通用性。     

一种中大功率IGBT数字驱动器设计

目前工程中使用的中大功率IGBT驱动器大都采用模拟电路实现的无源电阻性门极控制方案.针对这些驱动器产品存在的缺陷,提出以FPGA为核心,利用数字技术实现可分级控制的有源门极驱动方案,并论述了该数字驱动器的结构及各部分的工作原理与作用.该驱动器能利用全面的IGBT状态检测电路、多路故障检测和保护电路,使IGBT开关过程得...     

基于FPGA的单向高频链逆变器设计

针对小功率应用场合,提出了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)单向高频链(High Frequency Link,简称HFL)逆变器的设计.设计中采用了DC/DC和DC/AC两级变换形式;控制电路利用了FPGA的强大编程能力和控制能力,使得系统的更新非常灵活,能满足各种情况下的应用.通过仿真和实验结果验证了设计的正确性.