【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及感应加热，特别涉及一种适应更高频率范围更高稳定度的基于fpga的数字锁相系统及方法。
技术介绍
1、感应加热技术是一种先进的加热技术，其高效高速的加热优势使其广泛运用于现代工业加热环境中。基于加热技术的研究与方法也多种多样，传统的方法是利用集成锁相环芯片为核心的模拟电路进行模拟控制。但在不同的频率段需要匹配参数，跟踪范围窄。也有采用dsp进行同步中断锁相，但同步信号受制于外部电源电流或电压信号处理，干扰或杂散的同步输入会对锁相造成很大的困难。
2、在“方玮.基于fpga的数字锁相环设计[j].煤炭技术,2011,30(9):3”中，提出了在fpga平台上实现的数字锁相环，由鉴相器、低通滤波器、环路滤波器以及数控振荡器组成；在“肖进.fuzzy调功dpll锁相控制的感应加热电源研究[d].江南大学,2008”中，提出了基于dsp的fuzzy功率控制和数字锁相环控制的感应加热电源控制。
3、然而，现有系统中采用的cpld或者fpga进行数字锁相环控制，数字芯片可编程，其频率适应范围广，控制更加灵活，调整锁相频率只需设置参数即可。但数字芯片受制于fpga工作频率，锁相精度不高，输出驱动频率分辨率不高等问题，数字化锁相方法实际效果影响也很大。
4、因此，亟需一种能够提升锁相精度的数字锁相系统。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有感应加热技术中，在数字锁相上所存在锁相困难、锁相精度不高等不足，提供一种基于fpga的数字锁相系统及方法。>
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种基于fpga的数字锁相系统，包括：数字鉴相模块和数控振荡模块，其中，所述数字鉴相模块用于鉴别参考信号和反馈信号的相位差并输出相位差信号，所述数控振荡模块用于将所述相位差信号转换为脉冲控制信号，以及将所述脉冲控制信号作为反馈信号输出给所述数字鉴相模块；所述系统还包括：
4、过采样模块，用于产生间隔90度相位的错相时钟信号，以及，将输入信号延迟八分之一个位周期，再利用所述错相时钟信号的上下边沿采样所述输入信号和延迟后的输入信号，输出参考信号至所述数字鉴相模块；
5、pid控制模块，用于接收目标信号，根据所述目标信号调整所述相位差信号，并输出调整后的相位差信号至所述数控振荡模块；
6、并转串模块，用于根据低频并行时钟采样所述脉冲控制信号，再根据高频串行时钟输出所述脉冲控制信号；
7、其中，所述过采样模块、pid控制模块以及并转串模块设置于所述fpga中。
8、根据一种具体的实施方式，上述数字锁相系统中，所述数字鉴相模块包括异或模块和滤波模块，其中，所述异或模块用于对所述参考信号和所述反馈信号进行异或运算，所述滤波模块用于对比较后的信号进行积分滤波，生成相位差信号。
9、根据一种具体的实施方式，上述数字锁相系统中，所述pid控制模块采用位置式pid。
10、根据一种具体的实施方式，上述数字锁相系统中，所述pid控制模块采用18位定点数计算。
11、根据一种具体的实施方式，上述数字锁相系统中，所述数控振荡模块包括周期影子寄存器、固定臂计算模块以及移相臂计算模块。
12、根据一种具体的实施方式，上述数字锁相系统中，所述周期影子寄存器用于暂存所述相位差信号，并在每个周期结束后更新存储。
13、根据一种具体的实施方式，上述数字锁相系统中，所述固定臂计算模块用于根据所述相位差信号计算出所述脉冲控制信号。
14、根据一种具体的实施方式，上述数字锁相系统中，所述移相臂计算模块用于根据移相输入和所述脉冲控制信号，计算出移相控制信号。
15、根据一种具体的实施方式，上述数字锁相系统中，所述低频并行时钟的频率为100mhz，所述高频串行时钟的频率为800mhz。
16、本专利技术的另一方面，还提供了一种数字锁相方法，所述方法包括：
17、将输入信号延迟八分之一个位周期，并设置间隔90度相位的错相时钟信号；
18、利用所述错相时钟信号的上下边沿采样所述输入信号和延迟后的输入信号，获取参考信号；
19、将所述参考信号与反馈信号进行异或运算和积分滤波，生成相位差信号；
20、根据接收的目标信号调整所述相位差信号，将调整后的相位差信号转换为脉冲控制信号；
21、将所述脉冲控制信号作为反馈信号，以及，根据低频并行时钟采样所述脉冲控制信号，再根据高频串行时钟输出采样后的脉冲控制信号。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
23、本专利技术通过在传统的感应加热回路的数字锁相系统中，基于fpga进行错相时钟延迟采样，能够提升同步信号采样精度，相对于传统一个时钟取同步，提升多倍的采样精度，能够更大化细分同步信号频率；以及，加入pid进行信号调节，能够加快调节时间、减少超调和消除稳态误差；同时，本专利技术充分利用了fpga的并转串模块，提升了pwm驱动分辨率，能够适应同步取样的高频锁相信号，准确输出高频的pwm驱动，实现高精度移相控制，提升控制精度。
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1.一种基于FPGA的数字锁相系统，包括：数字鉴相模块和数控振荡模块，其中，所述数字鉴相模块用于鉴别参考信号和反馈信号的相位差并输出相位差信号，所述数控振荡模块用于将所述相位差信号转换为脉冲控制信号，以及将所述脉冲控制信号作为反馈信号输出给所述数字鉴相模块；其特征在于，所述系统还包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的数字锁相系统，其特征在于，所述数字鉴相模块包括异或模块和滤波模块，其中，所述异或模块用于对所述参考信号和所述反馈信号进行异或运算，所述滤波模块用于对比较后的信号进行积分滤波，生成相位差信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的数字锁相系统，其特征在于，所述PID控制模块采用位置式PID。
4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的数字锁相系统，其特征在于，所述PID控制模块采用18位定点数计算。
5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的数字锁相系统，其特征在于，所述数控振荡模块包括周期影子寄存器、固定臂计算模块以及移相臂计算模块。
6.根据权利要求5所述的一种基于FPGA的数字锁相系统，
7.根据权利要求5所述的一种基于FPGA的数字锁相系统，其特征在于，所述固定臂计算模块用于根据所述相位差信号计算出所述脉冲控制信号。
8.根据权利要求5所述的一种基于FPGA的数字锁相系统，其特征在于，所述移相臂计算模块用于根据移相输入和所述脉冲控制信号，计算出移相控制信号。
9.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的数字锁相系统，其特征在于，所述低频并行时钟的频率为100MHz，所述高频串行时钟的频率为800MHz。
10.一种数字锁相方法，其特征在于，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于fpga的数字锁相系统，包括：数字鉴相模块和数控振荡模块，其中，所述数字鉴相模块用于鉴别参考信号和反馈信号的相位差并输出相位差信号，所述数控振荡模块用于将所述相位差信号转换为脉冲控制信号，以及将所述脉冲控制信号作为反馈信号输出给所述数字鉴相模块；其特征在于，所述系统还包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于fpga的数字锁相系统，其特征在于，所述数字鉴相模块包括异或模块和滤波模块，其中，所述异或模块用于对所述参考信号和所述反馈信号进行异或运算，所述滤波模块用于对比较后的信号进行积分滤波，生成相位差信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于fpga的数字锁相系统，其特征在于，所述pid控制模块采用位置式pid。
4.根据权利要求1所述的一种基于fpga的数字锁相系统，其特征在于，所述pid控制模块采用18位定点数计算。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：康智斌，王荣文，龙君，刘有成，陈勇，
申请(专利权)人：四川英杰电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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