FPGA的基本原理及运用

简单介绍了FPGA器件的发展及基本结构、设计方法，并以PWM电路的FPGA实现为例，说明了FPGA在电力系统中的应用前景。     

基于DSP的PWM整流器控制系统研究

本文介绍了PWM整流器控制结构,空间矢量脉宽调制的原理及其DSP实现方法。实验结果表明,基于DSP的PWM整流器控制系统以很少的外部硬件电路实现数字化整流,受外部环境干扰小、运行稳定。     

串行可编程多路数字PWM发生器设计

介绍一种利用Flash-CMOS结构现场可编程芯片（Field Programmable Gate Array,FPGA）实现串行可编程多路脉宽调制（Pulse Width Modulation,PWM）发生器的设计。通过本设计可使系统扩展出多路PWM输出,且每路输出都可以独立工作和编程配置。该PWM发生器可通过SPI规范串行接口进行参数配置,可对相位、脉宽和频率进行设置。它具有精度高、速度快、可靠性高、灵活性强等优点。此扩展PWM发生器设计已在实际模块上成功运用。     

基于FPGA的可变频SPWM发生器的实现

采用一种峰值采样型SPWM采样法,实现了基于FPGA的输出频率在48Hz~52Hz的范围内可调的三相SPWM信号发生器,并接入三相PWM逆变桥电路,通过滤波可得到稳定的正弦波形,仿真和实验结果表明该方法满足设计要求。     

基于软件无线电的通信波形 FPGA 软件设计方法

论文提出了一种基于软件无线电的通信波形的 FPGA 软件设计方法,通过对通信波形进行硬件抽象层设计及波形组件划分,使得多个通信波形的各波形组件能够运行在通用的开放式的硬件平台上,良好地实现了软件和硬件分离,以及组件化的设计思想,最大限度实现了 FPGA 软件的移植重用。     

高功率因数能量可回馈型整流器研究

本文介绍了一种三电平PWM整流器,对其拓扑和数学模型进行了分析。通过SVPWM调制和中点电位平衡控制,可以实现网侧功率因数为1,且输出电压可控。同时整流器还可以运行在逆变状态,向电网回馈能量,实现能量的可回馈。试验结果证明了控制策略和调制方法的有效性。     

基于EP1C3T144C8的PWM控制器设计

本文介绍了以EP1C3T144C8为控制核心的PWM控制器的设计方法.详细描述了FPGA内部结构设计过程,并以电压源型逆变电路为研究对象,通过了仿真波形和实验结果验证了本设计的可行性.     

电力推进系统中背靠背交—直流变流器拓扑分析与控制

为了解决目前舰艇直流推进电力系统中变流机组机械振动和噪声大的问题,提出了一种以三相交—直流变换和三重化直—直流变换背靠背联接的交—直流双PWM变流器电路拓扑。通过对几种中、大功率密度交—直流PWM变流器电路拓扑的对比分析,表明了该变流器电路拓扑的优越性。同时,构建了以"DSP+FPGA"为核心的数字控制系统,完成了实验原理样机的研制并进行了实验验证。实验结果证实,该变换器电路拓扑不仅实现了变流机组的所有功能,而且功率密度、波形质量等得到显著提升,振动、噪声指标分别降低了20 dB和30 dB。     

船舶电网参数监测与分析装置的研究和设计

为实时监测船舶电网参数,了解电网运行状态,设计了一种基于FPGA和ARM的船舶电网参数监测装置。该装置使用FPGA芯片控制模数转换器实时同步采集三相电网六路信号,并基于FPGA强大的并行运算能力实现了电网电能质量参数的在线运算。ARM处理器基于其特有的FSMC接口高效地读取FPGA处理后数据,完成本地显示、远程通讯等用户层任务。与采用单处理器实现的船舶电网监测仪相比,该监测装置具有反应迅速实时性高的优点。     

新型船舶轴带发电系统的建模与仿真

采用PWM整流-逆变技术的新型船舶轴带发电系统是当今船舶行业的重点研究内容之一。介绍了新型船舶轴带发电系统的结构及运行原理,设计了PWM整流器、PWM逆变器的控制策略,建立了轴带发电机、PWM整流器及其控制器、PWM逆变器及其控制器以及新型船舶轴带发电系统的Matlab仿真模型,并对轴带发电系统单独发电及并网发电进行了仿真。仿真结果表明建立的仿真模型是正确的,采用的控制策略是可行的,为实际系统的设计提供了参考依据。     

基于分布式算法的线性相位FIR滤波器设计

提出了一种线性相位FIR滤波器分布式算法FPGA实现的改进结构。基于4输入查找表（4-input LUT）的分布式算法（DA）在FIR滤波器中的使用已经有效地提高了滤波器的运行速度与资源利用率。针对线性相位FIR滤波器的系数特点,通过对滤波器输入移位寄存器的改进设计,减少了DA算法的存储器使用,进一步节省了资源。改进的滤波器已经在Xilinx Spartan3系列的FPGA芯片上成功实现,分析结果显示此类滤波器与传统的滤波器分布式算法实现相比有更高的资源利用率和更快的运行时钟速率。     

基于FPGA的多目标方位模拟方法

论文介绍了一种采用FPGA技术实现的目标方位模拟方法,可同时模拟六个主动目标在海洋环境中的运动,软件可设定目标的个数、初始位置、声源强度以及背景噪声等参数.利用FPGA高速并行处理能力,借助Altera提供的系统级设计工具DSP Builder,通过插值算法来实现目标方位的设定,实时产生声呐目标回波信号.测试结果表明:该系统方位模拟误差小于0.5°,运行稳定,实时性强.     

基于FPGA的振动监测系统设计与实现

针对长时间持续监控设备或结构振动的需求,基于FPGA技术构建了一个多通道振动监测系统,论文详细介绍了监测系统的硬件构成,FPGA的固件设计及基于USB接口的数据传输的实现。系统已在实际工况下运行,可靠性良好,并具有良好的可扩展性。     

基于FPGA的模糊PID控制器设计

模糊PID(Proportion Integration Differentiation)作为一种先进的智能控制算法,在工业中的实际应用范围却远远落后于传统PID算法,其原因是智能控制算法的复杂性使得控制器实现困难、占用资源多、运行效率低。分析了利用FPGA(Field Programmable Gate Array)实现智能控制算法的优势,提出了利用查找表来实现模糊算法的新的实现方式,具有设计灵活、开发期短、可靠性高、运行高速等优点。     

三相PWM整流系统在船舶甲板机械中的应用与试验

研究了三相PWM整流系统控制设计方案。对三相PWM整流系统结构、原理和控制策略进行了重点叙述,给出了主要参数设计方法。该方案运用于某型卧式锚绞组合机,试验表明,利用其谐波抑制性能电流谐波与电压谐波分别能降低到2.88%和0.37%,实现了交流侧良好的电磁兼容性,显著减少了谐波对电网污染。     

基于DSP三相电压源变换器SPLL设计与应用

准确的相位信息是三相电压源变换器稳定运行的重要条件。软件锁相环(SPLL)具有设计多样性、高抗干扰性等优点可快速得到电网电压的相位信息。本文以三相电压源型PWM变换器为对象,分析了SPLL工作原理,推导出SPLL线性化模型,分析设计SPLL控制器参数,并用DSP实现所设计SPLL。仿真及试验表明所设计SPLL良好应用于三相电压源型PWM整流装置。     

永磁同步发电机PWM整流系统初步研究

针对传统发电机整流系统谐波含量大,功率因数低的特点,为永磁同步发电机设计了一套PWM整流系统,通过电流前馈解耦控制,实现有功无功解耦,实现发电机侧单位功率因数运行。实验结果验证了该控制方案的可行性,可有效减少发电机电流谐波含量,并能在发电频率较大范围变动时仍能保持系统稳定运行。     

基于eTPU技术的信号处理模块的设计与实现

提出基于eTPU技术的信号处理模块的设计与实现,并以PWM和FPM功能模块为例,描述一般输入/输出模块的开发过程.软件仿真与试验结果表明,该模块运行稳定、可靠.     

船舶电力系统中发电机控制负载有效性研究

船舶结构不断发展,其复杂性也越来越高,其中包括负载的复杂性。负载运行的电流、电压及功率都会对发电机产生一定的影响。本文通过研究电子负载的特性,选用双PWM变换器更为合理,通过控制电子元件的占空比大小,对实际负载进行模拟,建立PWM的数学模型,最后通过仿真平台对PWM变换器进行仿真验证,得出发电机对负载控制的有效性。     

船舶航行信号数据多通道并行采集系统设计

以往大部分数据采集系统利用CPLD采集船舶航行信号的方法存在效率不高问题。针对上述问题,设计一个高效率的船舶航行信号数据多通道并行采集系统。FPGA相关电路和DSP芯片构成系统硬件框架,设计FPGA处理模块、DSP控制模块以及接口模块,实现数据采集工作。并进行对比实验,实验结果表明:该系统在运行效率方面要优于传统采集系统,效率明显提高20%。