基于FPGA的SPWM变频系统设计与实现

基于FPGA的SPWM变频系统设计与实现 本文介绍了基于FPGA技术的SPWM变频系统设计与实现，旨在应用于电磁法仪的发射机。系统采用SPWM自然采样法原理，通过FPGA芯片实现脉宽调制信号的生成。系统主要由三角载波发生器、正弦波发生器、比较模块、死区时间延时模块、数字滤波模块等组成。系统的设计和实现可以满足电磁法仪器发射机的需求，提高系统的效率和可靠性。 知识点一：SPWM技术原理 SPWM技术是通过调整输出脉冲的频率及占空比来实现输出电压的变压变频效果。SPWM信号的原理是用一组等腰三角形波与一个正弦波比较，其交点作为开关管“开”或“关”的时刻。SPWM技术有多种方法，如谐波消去法、等面积法、采样法等。 知识点二：基于FPGA的SPWM系统设计 基于FPGA的SPWM系统设计主要包括系统整体设计、 三角载波发生器、正弦波发生器、比较模块、死区时间延时模块、数字滤波模块等。系统通过FPGA芯片实现脉宽调制信号的生成，并且可以通过设置时钟、分频、死区时间等参数来调整系统的性能。 知识点三：三角载波发生器 三角载波发生器是SPWM系统的关键组件，本设计中通过加减计数器来产生载波三角波，三角波的幅值取256。可以通过设定triwave_fp的值来实现三角波的分频，并且可以得到不同频率的载波。 知识点四：正弦波发生器 正弦波发生器是SPWM系统的另一个关键组件，本设计中利用Matlab软件工具，把正半周期的正弦波512等分后，把数据存人ROM中。调用ROM中的数据，即可实现正半周期正弦波。并且可以通过加上了正弦幅度相乘调节模块来控制正弦波的幅度。 知识点五：比较模块 比较模块是SPWM系统的核心组件，本设计中通过Verilog硬件描述语言实现，比较规则设置为当载波的数值小于正弦波的函数值时，输出‘1’，否则输出‘0’。 知识点六：死区时间延时模块 死区时间延时模块是SPWM系统的重要组件，本设计中通过一个10位的加减计数器来实现延时计数规则，并且可以根据需要设置时钟、分频、死区时间等参数来调整系统的性能。 知识点七：数字滤波模块 数字滤波模块是SPWM系统的最后一个组件，本设计中采用Altera公司的IP核来生成，并且可以设置参数，设计一个带通频率为7.5～12.5 kHz的数字滤波器，采用Hanning窗设计结构。 知识点八：系统应用 基于FPGA的SPWM变频系统可以应用于电磁法仪的发射机，提高系统的效率和可靠性，并且可以满足电磁法仪器的需求。本设计的系统可以广泛应用于矿藏勘探、地质灾害预测等领域。