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FPGA在电力电子方面的应用
01
基于FPGA的永磁同步电机矢量控制系统的实现
罗达逸-广东工业大学硕士学位论文-2013.6
参
考
02
一种基于FPGA的SPWM波的实时生成方法
丁卫东,郭前岗,周西峰-南京邮电大学-计算机技术与发展 2011.2
文
献
03
基于 FPGA 的伺服电机测速与控制系统研究
陶 刚-上海交通大学-2013.2
• 本文以 FPGA 应用技术和数字图像处理技术为基础，对车辆自动驾驶系 统进行研究，整个系统有车道线自动识别系统与自动驾驶系统两部分组成 。系统应用 FPGA 技术采用自顶向下的层次化设计原则，完成了系统仿 真测试。
• FPGA 技术通常应用于车辆智能控制方面，由于其具有并行处理、现场可
编程等优点，能够取得较好的效果，因此，将 FPGA 技术应用于车辆智 能控制的问题求解中去可以克服处理速率慢，信息处理量小，开发周期长 等缺点。此设计使长途驾驶者在驾驶过程中得到有效地休息，并为驾驶新 手在车距控制和超车时提供有效的安全保障，或提供最有效安全的超车路 线。
参
考
02
Development of an FPGA-Based SPWM Generatorfor High Switching Frequency DC/AC Inverters（基于FPGA高频开关DC/AC逆变器SPWM发生器）
IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS-2014.1.1
3.基于 FPGA 的伺服电机测速与控制系统研究
• 一般的电机测速办法,若想准确测量电机的转速,则需要借助于高精度编码器,但成本会
大幅增加。本文研究如何最大程度利用低精度编码器上有限的信息、达到借助高精度 编码器才会实现的测速高精度,以及在算法应用时该如何根据测速模块的特性,调节系
统控制,使整个控制系统的性能重新达到最优。
基于FPGA的高分辨率同步数字脉宽调制器
2.基于FPGA高频开关DC/AC逆变器SPWM发生器
• 正弦脉宽调制（SPWM）数字化还是基于模拟电路来实 现。在本文中，提出了一个基于FPGA的SPWM发生器 ，可以运行在在开关频率高达1 MHz的情况下（需要 FPGA操作频率在100–160 MHz），因此其能够满足现 代单相DC/AC电源转换器对于高开关频率频率的要求。
1.基于FPGA的高分辨率同步数字脉宽调制器
• 数字控制在电力电子中的优势导致越来越多地使用数字 脉冲宽度调制器。而使用传统的PWM实现方案，当功 率变换器的开关频率增加时，对时钟频率的要求可能会 超过正常设置范围。 • 基于Spartan-3E系列FPGA芯片XC3S500E与DDS结合 的SPWM波的实时生成方法,利用该方法可极大地提高 SPWM输出波形的品质,提高逆变器的动态响应,从而有 效解决了逆变电路中输出谐波含量大,动态响应慢等问 题
Βιβλιοθήκη Baidu
5.基于FPGA背靠背转换器的准集中预测控制模型的基础实验研究
• 电压源背靠背电源转换器是广泛应用于并网应用。本文 提出了一种对于背靠背转换器不带外循直流环节环控制 器准集中模型预测控制（QC-DMPC）方案，。本方法 基于现场可编程门阵列（FPGA）平台。该QC-DMPC 效果通过仿真和实验数据验证。而且，FPGA的执行问 题，直流母线控制性能，和对参数的鲁棒性这两DMPC 方案的变化进行了详细的比较。这个结果表明QCDMPC理论上可能优于一般的PI运行方式，但FPGA资 源成本稍高与传统方案。然而，考虑到参数的变化， QC-DMPC方案会更强大。
01
Synchronous FPGA-Based High-Resolution Implementations of Digital Pulse-Width Modulators（基于FPGA的高分辨率同步数字脉宽调制器）
IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS-2012.5.5
• FPGA 结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽 等特点，使其可以调整各种单相DC/AC逆变器中的单元 模块。后经过仿真和实验结果证实，相比于过去提出的 SPWM生成设计的波形发生器本文提出了具有更快的开 关频率，低功耗、高精度的生成所需的SPWM波形。
基于FPGA高频开关DC/AC逆变器SPWM发生器
3.基于FPGA测量积分值来实现对BUCK变换器电压电流模式控制
• 本文介绍了一个基于FPGA（可编程门阵列）完整的数 字控制DC-DC降压变换器系统。电压和电流模式控制 是基于电压控制振荡器VCO分别对输出电压和电感电流 进行测量的方法。这个测量原理使用数字积分法获得输 出电压和电感电流的积分值。在模拟电流模式控制中， 瞬态电感电流值测量用于开关动作。所有任务在FPGA 实施控制。通过仿真和实验验证了该算法的开关频率为 25千赫。
基于FPGA高频开关DC/AC逆变器SPWM发生器
(a)四桥BUCK变换 器
(b)FPGA模块
(c)半桥变换器电流测量模块
4.基于FPGA实现消除无变压器三相光伏发电系统四桥臂逆变器漏电流
• 对于电流三相光伏（PV）变压器系统的非常重要的一 个问题就是消除漏感。在本文中，研究了消除四桥臂逆 变器漏电流的方法。通过建立普通循环模型，清楚地确 定泄漏电流产生机理。通过对不同典型载波模式检测方 法及其相应的共模电压的讨论。利用布尔逻辑功能新型 调制策略实现了恒定的共模电压使得漏电流降低。最后 ，不同的调制方法的实施和测试是基于TMS320F28335 DSP+ XC3S400 FPGA数字控制平台。实验结果验证了 该方法的有效性。
段只能支持简单的单点定时信号控制，无可变换相位的控制过程，导致交叉口延误过高。同时， 由于技术手段落后，无论在算法还是硬件层面均难以实现互连通信、实时监控和系统协调控制， 并且可维护性差，满足城市化下对交通管理的复杂要求。
•
文即是以 FPGA 为开发平台，采取 Nios 软核的 SOPC 技术开发出一套远程可控的信 号机系统，采用高速率传输的以太网通信方式，以满足当下对交通信号管理的自适应 要求。基于 FPGA 的设计具有串、并行工作方式和高速、高可靠性、规模大、设计开 发周期短、设计制造成本低、软硬件可剪裁、标准产品无需测试、运行稳定等优点, 是 理想的新型交通信号控制机的开发平台。将 FPGA 合理的应用到交通信号控制领域不 仅能够满足现阶段对交通信号控制机的更多要求，同时也能坚固节能、环保、经济等 重要的外围条件。
基于FPGA背靠背转换器的准集中预测控制模型的基础实验研究
PI-DMPC和QC-DMPC实验结果输出电压和功率动态性能比较
• 在 FPGA 中借助实验和算法模块的特性分析,对于已有的最小二乘测速算法进一步提 出了改善措施;研究和总结了实际应用当中,如何避免和改善外界因素对测速的影响,以 最大程度发挥其测速性能。
基于 FPGA 的伺服电机测速与控制系统研究
基于 FPGA 的伺服电机测速与控制系统硬件平台
4.基于 FPGA 的车辆自动驾驶系统的研究与仿真设计
中文
04
基于 FPGA 的车辆自动驾驶系统的研究与仿真设计
宋振伟 -哈尔滨理工大学 -2014.3
05
基于 FPGA 的嵌入式交通信号控制机设计
王世隆 -哈尔滨工业大学-2013 .6
1.基于FPGA的永磁同步电机矢量控制系统的实现
• 电机控制系统从模拟元件控制器向全数字控制器技术转变。随着现
场可编程门阵列(FPGA)器件和现代电子设计自动化(EDA)技术的发 展,单片FPGA芯片即可实现矢量控制算法单片FPGA芯片即可实现 矢量控制算法。此技术能够克服模拟伺服系统的零点漂移、可靠性 低和分散性大的不足,且改善控制电路的可靠性、控制精度、设计体 积和开发周期。在军事和工业领域具有广阔的应用前景。
基于FPGA的永磁同步电机矢量控制系统的实现
实验平台包括外部直流电源、FPGA控制板、功率驱动模块、永磁同步电机、JTAG下载器、ISE开发环境。
2.一种基于FPGA的SPWM波的实时生成方法
• 目前有多种方法可以产生SPWM脉宽调制波,常用的方法有两种,一种是利用具
有PWM发生电路的专用微处理器芯片,如TMS320F240、TMS320F2812等,但
这种方法只能产生6路或12路的PWM信号;另一种是利用模拟电路对三角载波 与正弦调制波进行比较,产生SPWM脉冲,但这种电路设计复杂,与数字系统连
接困难,难以满足复杂要求。
• 介绍了基于Spartan-3E系列FPGA芯片XC3S500E与DDS结合的 SPWM波的实时生成方法,利用该方法可极大地提高SPWM输出波形 的品质,提高逆变器的动态响应,从而有效解决了逆变电路中输出谐波 含量大,动态响应慢等问题
英文
04
Leakage Current Elimination of Four-Leg Inverter for TransformerlessThree-Phase PV Systems(基于FPGA实现消除无变 压器三相光伏发电系统四桥臂逆变器漏电流)-IEEE-2016.3.3
05
FPGA-Based Experimental Investigationof a Quasi-Centralized Model PredictiveControl for Back-to-Back Converters (基于FPGA背靠背转换器的准集中预测控制模型的基础实验研究)
基于 FPGA 的车辆自动驾驶系统的研究与仿真设计
基于 FPGA 的改进算法与传动算法对图像处理的效果比较图
5.基于 FPGA 的嵌入式交通信号控制机设计
• 随着中国经济的快速发展，城市路网的供给增长难以负荷由汽车保有量迅速增加所带来的交通需
求增长，交通拥堵问题日益突出，严重制约了经济和城市化的进一步发展。多数信号机的技术手
文
献
03
Voltage and Current-Mode Control for aBuck-Converter based on Measured Integral Values of Voltage and CurrentImplemented in FPGA （基于FPGA测量积分值来实现对BUCK变换器电压电流模式控制）-IEEE-2014.12.12
01
基于FPGA的永磁同步电机矢量控制系统的实现
罗达逸-广东工业大学硕士学位论文-2013.6
参
考
02
一种基于FPGA的SPWM波的实时生成方法
丁卫东,郭前岗,周西峰-南京邮电大学-计算机技术与发展 2011.2
文
献
03
基于 FPGA 的伺服电机测速与控制系统研究
陶 刚-上海交通大学-2013.2
• 本文以 FPGA 应用技术和数字图像处理技术为基础，对车辆自动驾驶系 统进行研究，整个系统有车道线自动识别系统与自动驾驶系统两部分组成 。系统应用 FPGA 技术采用自顶向下的层次化设计原则，完成了系统仿 真测试。
• FPGA 技术通常应用于车辆智能控制方面，由于其具有并行处理、现场可
编程等优点，能够取得较好的效果，因此，将 FPGA 技术应用于车辆智 能控制的问题求解中去可以克服处理速率慢，信息处理量小，开发周期长 等缺点。此设计使长途驾驶者在驾驶过程中得到有效地休息，并为驾驶新 手在车距控制和超车时提供有效的安全保障，或提供最有效安全的超车路 线。
参
考
02
Development of an FPGA-Based SPWM Generatorfor High Switching Frequency DC/AC Inverters（基于FPGA高频开关DC/AC逆变器SPWM发生器）
IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS-2014.1.1
3.基于 FPGA 的伺服电机测速与控制系统研究
• 一般的电机测速办法,若想准确测量电机的转速,则需要借助于高精度编码器,但成本会
大幅增加。本文研究如何最大程度利用低精度编码器上有限的信息、达到借助高精度 编码器才会实现的测速高精度,以及在算法应用时该如何根据测速模块的特性,调节系
统控制,使整个控制系统的性能重新达到最优。
基于FPGA的高分辨率同步数字脉宽调制器
2.基于FPGA高频开关DC/AC逆变器SPWM发生器
• 正弦脉宽调制（SPWM）数字化还是基于模拟电路来实 现。在本文中，提出了一个基于FPGA的SPWM发生器 ，可以运行在在开关频率高达1 MHz的情况下（需要 FPGA操作频率在100–160 MHz），因此其能够满足现 代单相DC/AC电源转换器对于高开关频率频率的要求。
1.基于FPGA的高分辨率同步数字脉宽调制器
• 数字控制在电力电子中的优势导致越来越多地使用数字 脉冲宽度调制器。而使用传统的PWM实现方案，当功 率变换器的开关频率增加时，对时钟频率的要求可能会 超过正常设置范围。 • 基于Spartan-3E系列FPGA芯片XC3S500E与DDS结合 的SPWM波的实时生成方法,利用该方法可极大地提高 SPWM输出波形的品质,提高逆变器的动态响应,从而有 效解决了逆变电路中输出谐波含量大,动态响应慢等问 题
Βιβλιοθήκη Baidu
5.基于FPGA背靠背转换器的准集中预测控制模型的基础实验研究
• 电压源背靠背电源转换器是广泛应用于并网应用。本文 提出了一种对于背靠背转换器不带外循直流环节环控制 器准集中模型预测控制（QC-DMPC）方案，。本方法 基于现场可编程门阵列（FPGA）平台。该QC-DMPC 效果通过仿真和实验数据验证。而且，FPGA的执行问 题，直流母线控制性能，和对参数的鲁棒性这两DMPC 方案的变化进行了详细的比较。这个结果表明QCDMPC理论上可能优于一般的PI运行方式，但FPGA资 源成本稍高与传统方案。然而，考虑到参数的变化， QC-DMPC方案会更强大。
01
Synchronous FPGA-Based High-Resolution Implementations of Digital Pulse-Width Modulators（基于FPGA的高分辨率同步数字脉宽调制器）
IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS-2012.5.5
• FPGA 结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽 等特点，使其可以调整各种单相DC/AC逆变器中的单元 模块。后经过仿真和实验结果证实，相比于过去提出的 SPWM生成设计的波形发生器本文提出了具有更快的开 关频率，低功耗、高精度的生成所需的SPWM波形。
基于FPGA高频开关DC/AC逆变器SPWM发生器
3.基于FPGA测量积分值来实现对BUCK变换器电压电流模式控制
• 本文介绍了一个基于FPGA（可编程门阵列）完整的数 字控制DC-DC降压变换器系统。电压和电流模式控制 是基于电压控制振荡器VCO分别对输出电压和电感电流 进行测量的方法。这个测量原理使用数字积分法获得输 出电压和电感电流的积分值。在模拟电流模式控制中， 瞬态电感电流值测量用于开关动作。所有任务在FPGA 实施控制。通过仿真和实验验证了该算法的开关频率为 25千赫。
基于FPGA高频开关DC/AC逆变器SPWM发生器
(a)四桥BUCK变换 器
(b)FPGA模块
(c)半桥变换器电流测量模块
4.基于FPGA实现消除无变压器三相光伏发电系统四桥臂逆变器漏电流
• 对于电流三相光伏（PV）变压器系统的非常重要的一 个问题就是消除漏感。在本文中，研究了消除四桥臂逆 变器漏电流的方法。通过建立普通循环模型，清楚地确 定泄漏电流产生机理。通过对不同典型载波模式检测方 法及其相应的共模电压的讨论。利用布尔逻辑功能新型 调制策略实现了恒定的共模电压使得漏电流降低。最后 ，不同的调制方法的实施和测试是基于TMS320F28335 DSP+ XC3S400 FPGA数字控制平台。实验结果验证了 该方法的有效性。
段只能支持简单的单点定时信号控制，无可变换相位的控制过程，导致交叉口延误过高。同时， 由于技术手段落后，无论在算法还是硬件层面均难以实现互连通信、实时监控和系统协调控制， 并且可维护性差，满足城市化下对交通管理的复杂要求。
•
文即是以 FPGA 为开发平台，采取 Nios 软核的 SOPC 技术开发出一套远程可控的信 号机系统，采用高速率传输的以太网通信方式，以满足当下对交通信号管理的自适应 要求。基于 FPGA 的设计具有串、并行工作方式和高速、高可靠性、规模大、设计开 发周期短、设计制造成本低、软硬件可剪裁、标准产品无需测试、运行稳定等优点, 是 理想的新型交通信号控制机的开发平台。将 FPGA 合理的应用到交通信号控制领域不 仅能够满足现阶段对交通信号控制机的更多要求，同时也能坚固节能、环保、经济等 重要的外围条件。
基于FPGA背靠背转换器的准集中预测控制模型的基础实验研究
PI-DMPC和QC-DMPC实验结果输出电压和功率动态性能比较
• 在 FPGA 中借助实验和算法模块的特性分析,对于已有的最小二乘测速算法进一步提 出了改善措施;研究和总结了实际应用当中,如何避免和改善外界因素对测速的影响,以 最大程度发挥其测速性能。
基于 FPGA 的伺服电机测速与控制系统研究
基于 FPGA 的伺服电机测速与控制系统硬件平台
4.基于 FPGA 的车辆自动驾驶系统的研究与仿真设计
中文
04
基于 FPGA 的车辆自动驾驶系统的研究与仿真设计
宋振伟 -哈尔滨理工大学 -2014.3
05
基于 FPGA 的嵌入式交通信号控制机设计
王世隆 -哈尔滨工业大学-2013 .6
1.基于FPGA的永磁同步电机矢量控制系统的实现
• 电机控制系统从模拟元件控制器向全数字控制器技术转变。随着现
场可编程门阵列(FPGA)器件和现代电子设计自动化(EDA)技术的发 展,单片FPGA芯片即可实现矢量控制算法单片FPGA芯片即可实现 矢量控制算法。此技术能够克服模拟伺服系统的零点漂移、可靠性 低和分散性大的不足,且改善控制电路的可靠性、控制精度、设计体 积和开发周期。在军事和工业领域具有广阔的应用前景。
基于FPGA的永磁同步电机矢量控制系统的实现
实验平台包括外部直流电源、FPGA控制板、功率驱动模块、永磁同步电机、JTAG下载器、ISE开发环境。
2.一种基于FPGA的SPWM波的实时生成方法
• 目前有多种方法可以产生SPWM脉宽调制波,常用的方法有两种,一种是利用具
有PWM发生电路的专用微处理器芯片,如TMS320F240、TMS320F2812等,但
这种方法只能产生6路或12路的PWM信号;另一种是利用模拟电路对三角载波 与正弦调制波进行比较,产生SPWM脉冲,但这种电路设计复杂,与数字系统连
接困难,难以满足复杂要求。
• 介绍了基于Spartan-3E系列FPGA芯片XC3S500E与DDS结合的 SPWM波的实时生成方法,利用该方法可极大地提高SPWM输出波形 的品质,提高逆变器的动态响应,从而有效解决了逆变电路中输出谐波 含量大,动态响应慢等问题
英文
04
Leakage Current Elimination of Four-Leg Inverter for TransformerlessThree-Phase PV Systems(基于FPGA实现消除无变 压器三相光伏发电系统四桥臂逆变器漏电流)-IEEE-2016.3.3
05
FPGA-Based Experimental Investigationof a Quasi-Centralized Model PredictiveControl for Back-to-Back Converters (基于FPGA背靠背转换器的准集中预测控制模型的基础实验研究)
基于 FPGA 的车辆自动驾驶系统的研究与仿真设计
基于 FPGA 的改进算法与传动算法对图像处理的效果比较图
5.基于 FPGA 的嵌入式交通信号控制机设计
• 随着中国经济的快速发展，城市路网的供给增长难以负荷由汽车保有量迅速增加所带来的交通需
求增长，交通拥堵问题日益突出，严重制约了经济和城市化的进一步发展。多数信号机的技术手
文
献
03
Voltage and Current-Mode Control for aBuck-Converter based on Measured Integral Values of Voltage and CurrentImplemented in FPGA （基于FPGA测量积分值来实现对BUCK变换器电压电流模式控制）-IEEE-2014.12.12