FPGA实现的任意波形发生器：基于DDS和ARM控制的逆变器研究

该文主要探讨了一种基于改进重复控制和双闭环PI控制的逆变器系统中的主控制模块设计，以及使用FPGA实现的函数信号发生器在控制中的应用。文章作者为黄振华，专业是控制理论与控制工程，导师为李正明。 在逆变器系统中，【主控制模块】是核心部分，由主控ARM处理器负责，它执行频率和相位的设置，键盘显示控制，并协调其他模块协同工作。主控ARM处理器(S3C2440)与系统各模块间有清晰的接口设计，包括控制面板、LCD显示、SDRAM以及与FPGA(EPP2C35F672C6)的通信，用于波形数据的生成。 【FPGA】（Field-Programmable Gate Array）是现场可编程门阵列，它在本文中被用来实现【函数信号发生器】的功能。FPGA因其高集成度、高速度和可扩展性，非常适合实现DDS（Direct Digital Frequency Synthesis）技术，从而能够生成任意波形，提高信号源的性能，降低成本。DDS是一种全数字频率合成方法，通过查表合成波形，能满足各种复杂的信号生成需求。 在设计中，FPGA芯片EP2C35F672C6用于生成波形数据，而三星公司的S3C2440作为【控制芯片】，负责总体协调和管理。设计难点在于FPGA与控制芯片的接口设计，这通过使用Altera的Quartus II开发工具和Verilog HDL语言实现，采取硬件编程的方法解决。 该设计最终实现了输出步进精度为0.01Hz，频率范围从0.01Hz到20MHz的正弦波、三角波、锯齿波、方波，以及0.01Hz到20kHz的任意波形。经过误差分析，验证了设计的准确性和可行性，证明了采用FPGA技术结合软件控制来实现任意波形发生器是有效的。 关键词涉及到的核心技术有：函数发生器、直接数字频率合成和现场可编程门阵列。这项研究对于理解和优化电力电子系统中的控制策略，特别是逆变器系统的高效运行，以及在测试领域的广泛应用具有重要意义。