FPGA控制的智能化节能设备
3.2 正弦波与三角波的产生
正弦波的生成是由 DDS模块产生，再通过移相器产生三路相位相隔 120o的正弦波数字信号。在本系统的 ROM中的查表数据是将整个周期的正弦波分成 1024 份，计算各分点的幅值，化整为 16进制的数码，依次存放在从零单元开始的 ROM存贮器中，形成数据表格。将相位累加器或相位调制器输出的相位数据作为取样地址,来寻找正弦 ROM表进行相位到幅度的变换,输出不同的幅度编码[5]。三角波的生成为 11位的加减计数器，它从 000H计数到 7FFH，然后再从 7FFH计数到 000H，周而复始，便得到完整的三角波。三角波计数器的时钟是外加的载波时钟 SC_CLK。通过两组数据的相比较产生脉宽不等的方波信号。
3.3 幅度调节模块
幅度调节模块是控制正弦波的输出幅度，从而控制SPWM的脉冲宽度，实现自降压功能。这一功能是通过乘法器来实现的，具体实现方法是先乘上一个携带调制信号的数，范围从 00H到3FFH，然后再除以3FFH即可。在本系统中，采用的是ALTERA公司已定义好的乘法器宏模块。它具有高效率和高可靠性，而且是优化的模块，有较快的反应时间，可以满足系统的高效要求。通过外接的采样电压决定 Au_d，控制电压的上升或降低；通过 555定时器的脉冲驱动AD，实现定时调压。在本系统中，降压幅度可精细到0.2V，所以不会产生突变。在此，电压的调高主要用于供电的突然降低情况下的保护，保证路灯的照明。
3.4 死区控制
为了保护 IGBT，防止上下桥臂同时导通而烧毁器件，设计了死区模块，它可根据实际需要设置死区时间，在本文中死区时间为 200 ns。死区发生器由死区计数器和一些组合逻辑组成，使同相的上下桥臂驱动信号错开一个死区时间，以防止功率器件短路。图 4所示的为放大后具有死区时间的局部波形。
4 实验结果
本系统选用的是 ALTERA公司的 Cyclone系列的 EP1C3T144C8芯片，操作系统为 Quartus II 6.0。但由于 Quart一体成型电感器us II软件差模电感自带的波形仿真系统无法观察内部信号波形以及正弦波和三角波的模拟显示，所以采用第三方仿真软件 ModelSim进行波形仿真，它可以直观地看到各个内部节点处的波形，并且可以实现模拟信号输出。完整的 SPWM仿真波形如图 5所示。此仿真图是在载波频率为 5KHz情况下的采样结果。将六路 SPWM波分别加至三相 IGBT逆变器上，经电感滤波后即可产生大功率的纯正弦波来驱动路灯系统。
广州电感器
5 结束语
利用 FPGA的高速、高集成度、易于编程的特点并结合 DDS的高塑封电感器精度优点，设计了一个 SPWM控制器，使得用户可以根据实际需要高速、高效地控制系统。本设计不仅可用于路灯的节能方面，稍加修改即可用于工厂电机的变频节能控制插件电感器，具有广阔的应用前景。本文作者的创新点：以高速、高集成度的 FPGA芯片 EP1C3T144C8作为控制核心，结合 DDS和 SPWM技术实现大功率可调电源，满足了路灯系统节能调压和智能化的工作要求，适应了我国节能的发展方向。
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