FPGA驱动的高精度谐波电压源离散域建模与仿真验证

在EDA/PLD领域，针对电能计量中对谐波电压源的高精度要求，传统的采用DSP作为控制芯片的设计存在采样频率不足的问题。为了提升电能计量的准确性，一项研究提出将FPGA（现场可编程门阵列）应用到谐波电压源的设计中。FPGA的优势在于其高速的并行运算能力和高采样率，这使得它能够在离散域内实现基于SPWM（正弦脉冲宽度调制）的双闭环PI控制策略。 这项研究首先强调了谐波电压源对于电能计量的重要性，特别是在处理电力系统中由非线性负荷产生的严重谐波污染时。要求的高采样频率是为了准确模拟至少21次谐波的叠加，而DSP的性能限制了这种复杂信号处理的需求。相比之下，FPGA的并行结构和高速特性使其成为理想的解决方案。 研究者在VHS-ADC（电压-高速模拟到数字转换器）的高速信号处理平台上构建了基于FPGA的离散域控制模型，采用双闭环PI控制来实现对输出电压的精确调控。通过仿真验证，结果显示输出波形稳定性强，畸变率较低，充分证明了使用FPGA进行谐波电压源设计的可行性和有效性。 总结来说，将FPGA引入谐波电压源的控制体系，不仅解决了采样精度问题，还优化了系统性能，为电能计量提供了一种高效且经济的解决方案。随着电力系统对谐波污染治理的日益重视，FPGA技术的应用前景广阔，有望推动电力电子设备的进一步发展。