一種基于fpga的逆變電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及到一種基于FPGA的逆變電源。
【背景技術(shù)】
[0002]利用晶閘管電路把直流電轉(zhuǎn)變成交流電’這種對應(yīng)于整流的逆向過程，定義為逆變。例如:應(yīng)用晶閘管的電力機車，當(dāng)下坡時使直流電動機作為發(fā)電機制動運行，機車的位能轉(zhuǎn)變成電能，反送到交流蟲M中去。又如運轉(zhuǎn)著的直流電動機，要使它迅速制動，也可讓電動機作發(fā)電機運行，把電動機的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，反送到電網(wǎng)中去。
[0003]把直流電逆變成交流電的電路稱為逆變電路。在特定場合下，同一套晶閘管變流電路既可作整流，又能作逆變。
[0004]變流器工作在逆變狀態(tài)時，如果把變流器的交流側(cè)接到交流蟲盪上，把直流電逆變?yōu)橥I室的交流電反送到電網(wǎng)去，叫有源逆變。如果變流器的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負載’即把直流電逆變?yōu)槟骋活l率或可調(diào)頻率的交流電供給負載，則叫無源逆變。交流變頻調(diào)速就是利用這一原理工作的。有源逆變除用于直流可逆調(diào)速系統(tǒng)外，還用于交流饒線轉(zhuǎn)子異步電動機的串級調(diào)速和高壓直流輸電等方面。
[0005]現(xiàn)代逆變技術(shù)已被廣泛的用于工業(yè)和民用領(lǐng)域中的各種功率變換系統(tǒng)和裝置中，其中，單相逆變電源廣泛用于辦公自動化、醫(yī)藥、通訊及國防等方面。隨著逆變技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，對單相逆變器電源提出了更高的要求，在很多場合都要求逆變器的輸出電壓波形精確地跟蹤給定信號，且具有快速的動態(tài)響應(yīng)。
[0006]針對這些問題，目前有很多控制方案，如數(shù)字PID控制、多環(huán)反饋加前饋控制、無差拍控制、重復(fù)控制、滑模變結(jié)構(gòu)、模糊控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等等。數(shù)字PID控制可以使控制過程快速、準確、平穩(wěn)，具有良好的控制效果，但是，在采樣頻率不夠高的情況下，系統(tǒng)的采樣量化誤差會降低算法的分辨率，使得PID調(diào)節(jié)器的控制精度變差。無差拍控制在理想狀態(tài)下，輸出能夠很好地跟蹤給定，波形畸變率很小，但是，對系統(tǒng)參數(shù)的變化反應(yīng)靈敏，系統(tǒng)的魯棒性差。重復(fù)控制專門克服死區(qū)、非線性負載引起的輸出波形周期性畸變，但是控制實時性差，動態(tài)響應(yīng)速度慢。此外還有滑模變結(jié)構(gòu)控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，每一種控制方法都有其特長，但都在某些方面存在某些缺點。因此，各種控制方法互相結(jié)合，優(yōu)勢互補，結(jié)合成復(fù)合的控制方案是一種必然的發(fā)展趨勢。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)的采樣量化誤差會降低算法的分辨率、控制實時性差，動態(tài)響應(yīng)速度慢等缺點。
[0008]為此，本實用新型提供了一種基于FPGA的逆變電源，包括逆變電源殼體，所述逆變電源包括輸入電路、逆變電路、濾波電路、輸出電流采樣電路、輸出電壓采樣電路、FPGA ;
[0009]所述輸入電路輸出端與逆變電路輸入端電連接，所述逆變電路輸出端與濾波電路輸入端電連接，所述濾波電路輸出端分別與輸出電流采樣電路輸入端和輸出電壓采樣電路輸入端電連接，所述輸出電流米樣電路輸出端和輸出電壓米樣電路輸出端分別與FPGA輸入端電連接；
[0010]所述輸入電路輸入端、逆變電路輸入端、濾波電路輸入端、輸出電流采樣電路輸入端、輸出電壓米樣電路輸入端和FPGA輸入端分別與電源電路輸出端電連接。
[0011]所述輸出電壓采樣電路包括變壓器、比例放大電路、電壓信號抬升電路和限幅電路，
[0012]所述變壓器輸出端與比例放大器輸入端電連接，比例放大器輸出端與電壓信號抬升電路輸入端電連接，電壓信號抬升電路的輸出端連接限幅電路，該限幅電路輸出端作為輸出電壓采樣電路的輸出端與FPGA輸入端電連接。
[0013]所述輸出電流采樣電路包括霍爾電流傳感器、電流信號抬升電路和限幅電路；
[0014]所述霍爾電流傳感器的輸出端與電壓信號抬升電路輸入端相連，電壓信號抬升電路輸出端連接限幅電路輸入端，該限幅電路輸出端作為輸出電流采樣電路的輸出端與FPGA輸入端電連接。
[0015]所述逆變電源還包括顯示電路和按鍵電路，所述按鍵電路輸出端與FPGA輸入端電連接，所述顯示電路輸入端與FPGA輸出端電連接。
[0016]所述FPGA還包括AD轉(zhuǎn)換電路，AD轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換引腳作為FPGA的輸入端。
[0017]本實用新型的有益效果是:
[0018]本實用新型提供的一種基于FPGA的逆變電源，包括逆變電源殼體，所述逆變電源包括輸入電路、逆變電路、濾波電路、輸出電流采樣電路、輸出電壓采樣電路、FPGA ;瞬時諧波提取及補償型單相逆變電源能夠穩(wěn)定、準確地實現(xiàn)直流電的逆變、輸出電壓、輸出電流的采樣和SPffM控制信號的驅(qū)動，同時FPGA芯片的使用，能夠高效、快速的實現(xiàn)控制算法。本實用新型提出的以瞬時諧波估算法為基礎(chǔ)的電壓、電流復(fù)合觀測器能有效的、準確的、快速的估算出單相逆變電源的輸出電壓和輸出電流中的直流分量、基波分量、各次諧波分量。基于D-Q模型的基波跟蹤控制不同于傳統(tǒng)的軌跡跟蹤控制方案，雙回路(D軸與Q軸)控制保證了輸出波形峰值和相位的穩(wěn)態(tài)精度具有良好動態(tài)響應(yīng)；同時，采用前饋補償和反饋補償能夠有效的降低輸出電壓中的總諧波畸變率(THD)及外部噪聲干擾，輸出電壓的波形得到了良好的控制。本實用新型的控制方法具有穩(wěn)態(tài)精度高、動態(tài)響應(yīng)快速、魯棒性強、THD小的明顯特點。
[0019]以下將結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]如圖1所示，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)的采樣量化誤差會降低算法的分辨率、控制實時性差，動態(tài)響應(yīng)速度慢等缺點。本實用新型提供了一種基于FPGA的逆變電源，包括逆變電源殼體，所述逆變電源包括輸入電路、逆變電路、濾波電路、輸出電流采樣電路、輸出電壓采樣電路、FPGA ；
[0023]所述輸入電路輸出端與逆變電路輸入端電連接，所述逆變電路輸出端與濾波電路輸入端電連接，所述濾波電路輸出端分別與輸出電流采樣電路輸入端和輸出電壓采樣電路輸入端電連接，所述輸出電流米樣電路輸出端和輸出電壓米樣電路輸出端分別與FPGA輸入端電連接；
[0024]所述輸入電路輸入端、逆變電路輸入端、濾波電路輸入端、輸出電流采樣電路輸入端、輸出電壓米樣電路輸入端和FPGA輸入端分別與電源電路輸出端電連接。
[0025]所述輸出電壓采樣電路包括變壓器、比例放大電路、電壓信號抬升電路和限幅電路，所述變壓器輸出端與比例放大器輸入端電連接，比例放大器輸出端與電壓信號抬升電路輸入端電連接，電壓信號抬升電路的輸出端連接限幅電路，該限幅電路輸出端作為輸出電壓采樣