基于FPGA的正弦脉冲发生电路及发生方法技术

基于FPGA的正弦脉冲发生电路及发生方法。现有除尘电源多以直流电源为主，存在易反电晕的问题。本发明专利技术的组成包括：主电路、控制电路（7），主电路包括直流电压发生电路、脉冲电压发生电路，直流电压发生电路包括三相整流电路（1），三相整流电路与逆变电路（2）连接，逆变电路与高频变压器（3）连接，高频变压器与单相整流电路（4）连接，脉冲电压发生电路包括脉冲变压器（5）、谐振元件，脉冲变压器与单相整流电路、负载（6）连接，脉冲变压器初级侧并联电容放电回路、残压释放回路，控制电路包括IGBT驱动电路、电流检测电路、电压检测电路、过压保护电路、过流保护电路和FPGA控制器。本发明专利技术用于直流叠加脉冲电源的脉冲电源。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA的正弦脉冲发生电路及发生方法
：本专利技术涉及一种基于FPGA的正弦脉冲发生电路及发生方法。
技术介绍
：近年来，随着工业的高速发展，工业废气、废水等污染物大量排放，导致全球性的环境污染、生态破坏问题日益严重。工业废气中含有大量粉尘颗粒，其浓度早已达到有害程度，影响人类的正常生活和发展，对人和生物造成危害。针对以上问题，治理污染已经是我们必须要面对的问题，除尘设备应运而生，而除尘电源又是除尘设备中必不可少的一部分。现有除尘电源多以直流电源为主，存在除尘效率低，易反电晕的问题。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种基于FPGA的正弦脉冲发生电路及发生方法，配合直流电源使用，有效解决上述存在的问题，提高除尘效率，节约电能。上述的目的通过以下的技术方案实现：一种基于FPGA的正弦脉冲发生电路，其组成包括：主电路、控制电路，所述的主电路包括直流电压发生电路、脉冲电压发生电路，所述的直流电压发生电路包括三相整流电路，所述的逆变电路与高频变压器连接，所述的高频变压器与单相整流电路连接，所述的脉冲电压发生电路包括脉冲变压器、谐振元件，所述的脉冲变压器与所述的单相整流电路、负载连接，所述的脉冲变压器初级侧并联电容放电回路、残压释放回路，所述的控制电路包括IGBT驱动电路、电流检测电路、电压检测电路、过压保护电路、过流保护电路和FPGA控制器。所述的基于FPGA的正弦脉冲发生电路，所述的脉冲电压发生电路为RLC谐振电路，产生正弦振荡波，通过IGBT的导通和关断来控制脉冲的频率，所述RLC振荡电路利用脉冲变压器的分布电容C3和漏感L1构成谐振元件，且通过改变调节电感L和调节电容C的大小即可以改变谐振回路总的LC值来调整脉冲的宽度，改变谐振回路阻抗的大小来限制谐振电流，充分利用了脉冲变压器的分布参数。所述的基于FPGA的正弦脉冲发生电路，所述的脉冲形成回路IGBT开关两端电压传感器模块所测的电压即可以判断一个振荡周期的结束，也可以作为开关的过压检测装置。所述一种基于FPGA的正弦脉冲发生电路，所述控制电路利用控制器控制逆变回路开关的频率（PFM调压方式）或占空比（PWM调压方式）来控制输出直流电压的大小，从而调节输出脉冲的电压；调节脉冲形成回路IGBT开关的频率可调节输出脉冲的频率。一种利用权利要求1-4之一所述的基于FPGA的正弦脉冲发生电路的发生方法，FPGA控制器根据设定的开关频率及开关时间通过IGBT驱动电路来控制Q1~4的通断，C2侧输出稳定的直流电压；通过控制脉冲形成回路Q5的通断，在RLC衰减振荡电流的第一个负半周关断Q5，由于IGBT两端反并联的二极管D，输出端将出现一个完整的脉冲电压波；当反向电流为零时，电压传感器检测到Q5开关两端承受电压值为非零时，FPGA通过控制IGBT驱动开通脉冲变压器初级侧并联的Q6，释放脉冲形成期间残留在次级侧负载电容上的电压；当下个周期到来时，脉冲回路Q5开通，此时电压传感器检测到其两端电压为零，关断脉冲变压器初级侧并联回路的Q6；本脉冲发生电路所产生脉冲幅值通过调节直流电压来控制；频率通过调节脉冲形成回路的Q5开关频率来控制；脉宽通过改变调节电容和调节电感的大小来控制。有益效果：本专利技术为直流叠加脉冲电源的脉冲电源部分，系统工作时，首先由直流电压发生电路产生稳定的直流电压，脉冲电压发生电路实则为RLC谐振电路产生正弦振荡波，通过IGBT的导通和关断来控制脉冲的频率。本技术在脉冲变压器初级侧并联电容放电回路，解决了由于负载电容剩余电压积累过高而导致振荡停止和负载上出现持续过高电压的问题。本专利技术控制部分的控制器采用FPGA，控制输出脉冲的电压大小及频率，同时还检测判断电路的过压过流故障并控制相关保护装置动作，其型号为EP4CE6F17C8N。本专利技术电流检测电路的电流传感器采用CHB-500S型霍尔电流传感器模块，检测电路的电流以供控制器实时采集，做为判断电路过流的信号。本专利技术电压检测电路的电压传感器采用CHV-100/2500型霍尔电压传感器模块，检测电路的电压以供控制器实时采集，做为判断电路过压及调节输出电压的依据。本专利技术主电路的三相整流桥采用MDS400-16型桥式整流桥；逆变部分IGBT采用英飞凌BSM100GB120DLC型；脉冲变压器根据所需匝比、分布电感和分布电容的大小选择合适的绕组绕线方式手工绕制。本专利技术主电路中脉冲发生电路的脉冲变压器的初级侧并联一IGBT和电阻串联电路作为次级侧振荡回路电容剩余电压的释放回路，解决了由于负载电容剩余电压积累过高而导致振荡停止和负载上出现持续过高电压的问题。本专利技术电流检测电路的电流传感器采用CHB-500S型霍尔电流传感器模块，检测电路的电流以供控制器实时采集，做为判断电路过流的信号。本专利技术电压检测电路的电压传感器采用CHV-100/2500型霍尔电压传感器模块，检测电路的电压以供控制器实时采集，做为判断电路过压及调节输出电压的依据。所述FPGA控制器采用Altera公司的CylconeIII系列的处理器，控制输出脉冲的电压大小及频率，同时还检测判断电路的过压过流故障并控制相关保护装置动作，其型号为EP4CE6F17C8N。本专利技术IGBT驱动采用KA103型模块，其采用高速光电耦合器隔离，保护措施比较完备，具有信号封锁功能。附图说明：附图1是本专利技术主电路的示意图。附图2是本专利技术控制电路的示意图。附图3是本专利技术RLC谐振电路的示意图。附图4是本专利技术的结构框图。具体实施方式：实施例1：一种基于FPGA的正弦脉冲发生电路，其组成包括：主电路、控制电路，所述的主电路包括直流电压发生电路、脉冲电压发生电路，所述的直流电压发生电路包括三相整流电路1，所述的三相整流电路与逆变电路2连接，所述的逆变电路与高频变压器3连接，所述的高频变压器与单相整流电路4连接，所述的脉冲电压发生电路包括脉冲变压器5、谐振元件，所述的脉冲变压器与所述的单相整流电路、负载7连接，所述的脉冲变压器初级侧并联电容放电回路、残压释放回路，所述的控制电路包括IGBT驱动电路、电流检测电路、电压检测电路、过压保护电路、过流保护电路和FPGA控制器6。实施例2：根据实施例1所述的基于FPGA的正弦脉冲发生电路，所述的脉冲电压发生电路为RLC谐振电路，产生正弦振荡波，通过IGBT的导通和关断来控制脉冲的频率，所述RLC振荡电路利用脉冲变压器的分布电容C3和漏感L1构成谐振元件，且通过改变调节电感L和调节电容C的大小即可以改变谐振回路总的LC值来调整脉冲的宽度，改变谐振回路阻抗的大小来限制谐振电流，充分利用了脉冲变压器的分布参数。实施例3：根据实施例1或2所述的基于FPGA的正弦脉冲发生电路，所述的脉冲形成回路IGBT开关两端电压传感器模块所测的电压即可以判断一个振荡周期的结束，也可以作为开关的过压检测装置。实施例4：根据实施例1或2或3所述一种基于FPGA的正弦脉冲发生电路，所述控制电路利用控制器控制逆变回路开关的频率（PFM调压方式）或占空比（PWM调压方式）来控制输出直流电压的大小，从而调节输出脉冲的电压；调节脉冲形成回路IGBT开关的频率可调节输出脉冲的频率。实施例5：一种利用权利要求1-4之一所述的基于FPGA的正弦脉冲发生电路的发生方法，FPGA控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的正弦脉冲发生电路，其组成包括：主电路、控制电路，其特征是：所述的主电路包括直流电压发生电路、脉冲电压发生电路，所述的直流电压发生电路包括三相整流电路，所述的逆变电路与高频变压器连接，所述的高频变压器与单相整流电路连接，所述的脉冲电压发生电路包括脉冲变压器、谐振元件，所述的脉冲变压器与所述的单相整流电路、负载连接，所述的脉冲变压器初级侧并联电容放电回路、残压释放回路，所述的控制电路包括IGBT驱动电路、电流检测电路、电压检测电路、过压保护电路、过流保护电路和FPGA控制器。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的正弦脉冲发生电路，其组成包括：主电路、控制电路，其特征是：所述的主电路包括直流电压发生电路、脉冲电压发生电路，所述的直流电压发生电路包括三相整流电路，所述的逆变电路与高频变压器连接，所述的高频变压器与单相整流电路连接，所述的脉冲电压发生电路包括脉冲变压器、谐振元件，所述的脉冲变压器与所述的单相整流电路、负载连接，所述的脉冲变压器初级侧并联电容放电回路、残压释放回路，所述的控制电路包括IGBT驱动电路、电流检测电路、电压检测电路、过压保护电路、过流保护电路和FPGA控制器。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的正弦脉冲发生电路，其特征是：所述的脉冲电压发生电路为RLC谐振电路，产生正弦振荡波，通过IGBT的导通和关断来控制脉冲的频率，所述RLC振荡电路利用脉冲变压器的分布电容C3和漏感L1构成谐振元件，且通过改变调节电感L和调节电容C的大小即可以改变谐振回路总的LC值来调整脉冲的宽度，改变谐振回路阻抗的大小来限制谐振电流，充分利用了脉冲变压器的分布参数。3.根据权利要求1或2所述的基于FPGA的正弦脉冲发生电路，其特征是：所述的脉冲形成回路IGBT开关两端电压传感器模块所测的电压即可以判断一个振荡周期的结束，也可以作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏新劳，李国辉，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23