基于FPGA的SPWM變頻系統設計與實(shí)現

脈沖延時(shí)是通過(guò)上升沿實(shí)現的，延時(shí)時(shí)間的實(shí)現主要通過(guò)一個(gè)10位的加減計數器來(lái)實(shí)現。設死區時(shí)間為max，延時(shí)計數器計數規則如下：

(1)當輸入為0時(shí)，若計數值等于0，則計數值保持不變；否則，作減1計數；

(2)當輸入為1時(shí)，若計數值等于max，則計數值保持不變；否則，作加1計數；

(3)當輸入為1且死區計數器數值為max時(shí)，xl=0，xh=1，上橋臂導通；

(4)當輸入為0且死區計數器數值為0時(shí)，xl=1，xh=0，下橋臂導通；

(5)當死區計數器數值在0～max之間時(shí)，xl=0，xh=0，上下橋臂均截止，形成死區。2.6 系統仿真

最后可以根據需要，設置時(shí)鐘、分頻、死區時(shí)間等的值。對設計進(jìn)行仿真，設定三角波頻率為正弦波頻率的5倍，得到的仿真結果如圖5所示。

觀(guān)察圖5的輸出信號xh，xl，可以看出其脈寬是按正弦規律變化的，因此設計滿(mǎn)足要求。

2.7濾波模塊

由于數據采集過(guò)程中不可避免地存在許多干擾，有效信息被它們所掩蓋，因此必須對資料進(jìn)行提高信噪比的數字濾波處理。為了提高研發(fā)速度，濾波模塊直接采用Altera公司的IP核來(lái)生成。

設置參數，設計一個(gè)帶通頻率為7.5～12.5 kHz的數字濾波器，采用Hanning窗設計結構，利用Matlab軟件的數字濾波設計分析工具，可以得到頻率衰減圖如圖6所示?？梢钥闯銎鋷ㄐЧ黠@，符合系統要求。3系統的應用

把設計的SPWM系統應用于某公司設計的電磁法儀上，其主要原理就是利用專(zhuān)用設備向介質(zhì)體發(fā)射一個(gè)電磁場(chǎng)，這種迅速衰減的磁場(chǎng)在其周?chē)慕橘|(zhì)中感應出新的二次場(chǎng)。利用其原理，該儀器設計了一道發(fā)射道和三道接收道。圖7(a)是原儀器采用發(fā)射頻率為9.8 kHz的PWM波發(fā)射得到的結果，前四道是濾波前的波形圖，后四道是濾波后的波形圖?？刂票鞠到y發(fā)射頻率為9.8 kHz進(jìn)行調試，把發(fā)射道和接收道的數據經(jīng)過(guò)串口通訊上傳到上位機上顯示，波形如圖7(b)所示。發(fā)射道經(jīng)濾波后產(chǎn)生較理想的正弦波，產(chǎn)生的三道二次場(chǎng)，比較圖7(a)可以看出其諧波畸變有明顯的減弱。

4 結 語(yǔ)

本文是設計了基于FPGA的SPWM可變頻系統，最后把系統成功應用到電法儀的發(fā)射模塊中。經(jīng)驗證，該系統穩定可靠，比原有的PWM控制有較大的改善。另外，系統可以根據需要在線(xiàn)修改發(fā)射頻率、死區時(shí)間等的值，系統更人性化。系統稍加修改，還可應用到電機驅動(dòng)或變頻電源中。