FPGA实现的SPWM系统在电磁法仪发射机中的优化设计

"本文主要探讨了在EDA/PLD领域中，如何利用FPGA技术设计一个基于SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）的变频系统，特别应用于电磁法仪的发射机部分，以改善现有等宽PWM技术的电流谐波畸变率大、电压利用率低和效率低的问题。通过采用SPWM的自然采样法，设计了一个高效且低畸变的SPWM系统，并在实际应用中与原PWM系统进行了对比，证实了新设计的优越性。" 在电机调速和逆变器控制中，SPWM技术因其能灵活调节输出电压的频率和占空比而被广泛应用。与传统的等宽PWM技术相比，SPWM通过比较正弦波和等腰三角波的交点，形成更接近正弦波形的脉冲序列，从而降低电流谐波畸变，提高电压利用率和系统效率。 SPWM技术原理中，自然采样法是最常见的一种实现方式，它依据正弦波与三角波的交点来确定开关器件的开关状态。双极性调制法在这种方法中被采用，它结合了正负半周的调制，能进一步减少谐波。系统硬件实现主要包括分频器、三角载波发生器、正弦函数表寻址、正弦函数表、死区时间延时模块以及数字滤波模块等关键部分。 三角载波发生器是硬件系统的核心之一，通过加减计数器生成幅值为256的三角波，完成半个周期的计数后反向计数，以形成完整的三角波周期。正弦函数表则存储了预计算的正弦波样点，通过寻址获取相应的正弦值来与三角波比较。 死区时间延时模块是为了解决开关器件的开通和关断瞬间产生的干扰，确保开关器件不会同时导通。数字滤波模块则用于平滑脉冲序列，减少噪声影响，提高系统稳定性。 总结来说，本文提出的基于FPGA的SPWM变频系统设计，通过优化电磁法仪发射机的PWM技术，提高了设备的效率和性能，减少了谐波影响，展示了FPGA在解决复杂电子系统问题中的潜力和优势。这一设计不仅适用于电磁法探测领域，也为其他需要高效、低畸变电源调制的场合提供了有价值的参考。