基于FPGA全数字逆变电源高速DPWM控制器的实现

研制了基于现场可编程门阵列(FPGA,field programmable gate array)实现的数字脉冲宽度调制(DPWM,digital pulse width modulation)控制器,提出了全数字逆变电源高速PWM(脉冲宽度控制)驱动的新方法.采用实时性好的计数比较方法,从驱动脉冲在正常和异常情况下的可知性和可控性出发,实现了频率和占空比均可调的PWM控制器.通过对PWM控制器实现原理和参数的研究,详细描述了每个组成模块的设计流程.同时针对强干扰、高压、大电流的恶劣环境,介绍了数字抗干扰技术和方法,在仿真准确的基础上,进行了现场试验.结果表明,PWM控制器能够稳定可靠的工作,可广泛应用于各种全数字逆变电源.

全数字逆变电源信号Kalman预测处理

逆变焊机工作在大电流、强干扰的恶劣环境中,要实现它的全数字化,必须对反馈信号进行滤波,本文提出一种基于卡尔曼(Kalman)预测的信号去噪方法。详细分析了现场获取的电流反馈信号的特征,针对噪声信号的特点,构建了Kalman最小方差估计等式组,通过测量值和预测值的残差来确定脉冲干扰发生的时刻和幅值大小。设定残差阈值作为信号处理的临界点,从观测信号中提取有用的信息,为电流型脉冲宽度调制控制器及时提供准确的反馈信号。试验结果表明,相比移动中值平均滤波和巴特沃思滤波器,本方法动态响应快,滤波输出无相移,能够有效地降低过程噪声和测量噪声的影响,保证逆变焊机精确、可靠地工作。

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。

快速浮、定点PID控制器FPGA的研究与实现

提出了基于FPGA的快速PID控制器技术,采用流水线运算方法,具有高速、稳定、精确的实时控制性能,实现了速度和资源的优化匹配。研究并分析了位置式PID不同算式的特点,完成了浮、定点PID控制器的硬件实现,提出了溢出、饱和等问题的解决方法,单次运算时间分别达480ns、120ns,并对两种控制器的性能进行了分析和比较。设计了单精度浮点数和16位定点数之间的转换控制器,增强了浮点PID的普适性。设计了基于FPGA的全数字逆变焊接电源的实验平台。仿真和实验证明,浮、定点PID控制器均可在强电磁干扰的环境中高速、准确、可靠地运行,具有广泛的实用性。