Tiva单片机与Cyclone IV E协同设计全桥逆变电路

资源摘要信息:"Tiva单片机与FPGA结合实现全桥单相逆变电路的设计和代码实现" 知识点详细说明: 1. Tiva单片机TM4C123GH6PM Tiva系列单片机由德州仪器（Texas Instruments，简称TI）推出，是其Cortex-M4内核的微控制器产品线之一。TM4C123GH6PM是Tiva系列中的一款高性能微控制器，拥有丰富的外设接口，内置ARM Cortex-M4内核，具有浮点运算单元，支持各种通信协议，适合复杂控制任务。在逆变电路的应用中，单片机通常负责生成SPWM波形，实现对逆变电路的精确控制。 2. Cyclone IV E FPGA Cyclone IV是Altera（现被Intel收购）推出的一系列FPGA产品，E系列定位于低成本、高性价比的FPGA解决方案。FPGA（现场可编程门阵列）具有可重配置性，适合实现并行处理任务，如逆变电路中的SPWM波形生成和复杂的控制算法。在本系统中，FPGA可能被用于辅助单片机生成SPWM波形，或是执行其他并行数据处理任务。 3. 正弦脉冲宽度调制（SPWM） SPWM是一种用于电力电子的调制技术，通过调整脉冲宽度来获得接近正弦波的波形，常用于逆变器输出的波形控制。通过调整SPWM的脉冲宽度，可以控制逆变器的输出电压和频率。在本项目中，SPWM技术被用于生成控制全桥电路的驱动信号。 4. 全桥逆变电路 全桥逆变电路是逆变器的一种常用拓扑结构，能够将直流电转换成交流电。该电路由四个开关器件（如MOSFET）组成，通过控制这四个开关的导通与关闭状态，可以将直流电转换为交流电。全桥逆变电路因其转换效率高、输出功率大的特点，在中小功率逆变电源中得到广泛应用。 5. LC滤波电路 为了去除逆变电路输出的高频谐波成分，保证输出正弦波的纯净度，通常需要在逆变器输出端设置LC滤波电路。LC滤波器是一个由电感和电容组成的低通滤波器，能有效滤除高频噪声，保留低频的有用信号。 6. PID控制算法 PID控制是一种常用的反馈控制算法，包含比例（P）、积分（I）、微分（D）三个部分，用于控制系统中以减少误差，提高控制精度。在本项目中，PID算法被应用于输出交流电压的负载调整，以保证输出电压稳定且准确。 7. MOSFET 金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）是一种常用于功率控制的半导体器件，以其高速开关特性、低导通电阻等优势，在全桥逆变电路中用作开关元件。选择合适的MOSFET器件对于提高系统效率至关重要。 8. 互感器和AD采样 互感器用于测量电流，而AD采样芯片则用于将模拟信号转换为数字信号供微控制器处理。在本逆变电源系统中，这些组件被用来实时监控输出电流和电压，并通过FPGA实现数据的实时处理和输出保护功能。 9. 输出过流保护和自恢复功能 逆变电源系统中的过流保护机制通过检测输出电流，并在电流超过预设值时采取保护措施，例如切换继电器状态，切断电源输出，以保护电路不受损害。自恢复功能则允许系统在发生过流等异常情况后，通过软件算法或者用户操作自动恢复正常运行。 10. 人机交互界面 系统通过LCD屏幕和蓝牙接收设备提供用户交互界面，使得用户可以通过键盘步进控制和蓝牙控制两种方式方便地设置交流频率。同时，系统工作参数的实时显示增强了用户体验，使得操作更加直观和便捷。 文件名称"FullBridgeSin-TIVA"和"FullBridgeSin-FPGA"分别表示包含单片机控制代码的文件和包含FPGA控制代码的文件。这暗示着逆变电源系统的设计中将单片机和FPGA的功能进行了合理的分配，单片机负责核心控制逻辑，而FPGA则被用于增强信号处理和输出控制能力。 综合以上知识点，该资源为逆变电源设计提供了详细的理论基础和实践指导，从系统架构设计到具体代码实现均有涉及，为实现高性能逆变电源提供了有价值参考。