可編程邏輯器件在逆變器控制中的應用

杜昱鏗

摘 要

眾所周知，在我國現階段的電力電子設備設計當中，設計的焦點主要集中在全數字化和高頻化，其中，決定整個電力電子設備控制系統性能的關鍵便是控制器，控制器性能的高低在系統中發揮著決定性的影響。在當前很多高頻應用的場合，很多常用的控制器是難以滿足此類場合下對于速度的要求的，因此，可編程邏輯器件應運而生，不僅僅能夠實現很多種高速算法，而且性價比也非常之高。本文將就可編程邏輯器件在逆變器控制中的應用進行深入的分析與探究。

【關鍵詞】可編程邏輯器件 逆變器 控制工作 應用分析

1 可編程邏輯器件的概念分析

眾所周知，可編程邏輯器件在逆變器控制中的應用效果是非常理想的。何為可編程邏輯器件，其主要指的就是器件邏輯功能按照用戶的需求編程來確定的半定制集成電路。可編程邏輯器件已經從原本邏輯規模很小且單調的簡單PLD發展成為采用大規模集成電路技術的綜合性PLD，無論是在實際的結構、施工工藝、集成度、性能以及速度等方面都有了非常大的提高。

對于可編程邏輯器件，我們可以利用價格比較低廉的軟件工具開發、測試和仿真其設計，緊接著我們便以非常快的速度將設計編程到器件當中去，并且馬上在實際運行的電路當中測試其設計。

2 逆變器的概念與應用

眾所周知，逆變器由逆變橋、濾波電路和控制邏輯三個重要的部分組成，實現直流電能到交流電的轉變。現階段的逆變器在日常的生活和生產產品中有著廣泛的應用，諸如我們生活中所使用的空調、縫紉機、電視、電腦、洗衣機、電冰箱以及按摩器等等，都有著非常廣泛的適用。除此之外，我們現在外出工作或者旅游都會選擇駕車出行，我們就可以選用逆變器連接蓄電池來帶動途中所需要的電器。

3 可編程邏輯器件的發展特點分析

3.1 速度越來越快

我們都知道，不同公司、不同系列的可編程邏輯器件的速度是不盡相同的，但是，現階段可編程邏輯器件的運行時速可以達到一百多MHZ，這已經遠遠超出了DSP以及各類微控制器。

3.2 集成度越來越高

現階段的市場當中，可編輯邏輯器件的密度已經實現的質的飛躍，在電機調速的實際控制系統當中，我們可以在一個芯片當中完成所有的電路，大大減少了PCB的面積，系統的可靠性和穩定性得到了非常大的提升。

3.3 成本降低，開發周期縮短

現階段的可編程邏輯器件，不僅僅能夠重復編制內容，還可以重新配置I/O口，如此一來，如果我們一旦發現現有的系統存在缺陷或者問題，又或者需要升級換代系統的時候，我們就可以不再需要對PCB進行改變，而只是對可編程邏輯器件重新編程就可以了，這就大大降低了開發的成本，同時，也大大縮短了開發的周期。

4 可編程邏輯器件的應用分析

4.1 電子技術領域

在微機系統當中，我們可以應用可編程邏輯器件來取代現有的全部微機接口芯片，進而實現微機系統中的總線控制、地址譯碼、內存管理、I/O接口電路等功能。利用可編程邏輯器件可以把多個微機系統的功能集成在一片芯片當中，也就是我們常說的“功能集成”。

現階段的通信領域系統正朝著更強功能、更小體積、更快速度、更低能耗的方向發展。而可編程邏輯器件所具備的集成度高、功能性強以及速度性快的優勢恰好能夠完全滿足當前通信系統的這些實在性要求。因此，不管是在民用通信領域還是在軍用通信領域，可編程邏輯器件都得到了非常廣泛的應用，而且應用前景會越來越廣泛。

當前，可編程邏輯器件和DSP的技術結合在一起，很好地滿足了DSP在集成度、系統功能、以及實時性等方面的要求，縱觀現階段邏輯器件家族的發展現狀，可編程邏輯器件可以算是其家族中發展速度最快、發展形勢最好的一種器件，已經占據著不可替代的重要作用。

4.2 航空高頻鏈逆變電源

可編程邏輯器件在航空高頻鏈逆變電源中的應用，利用的就是復雜可編程邏輯器件，來實現對控制電路的設計。復雜可編程邏輯器件，英文稱作CPLD，它是建立在CAL和PAL的基礎之上的，發展起來的陣列型PLD，復雜可編程邏輯器件的優勢主要集中在高速度和高密度兩點上面，通常情況下，此類系統都會選用英特爾公司MAX7000S系列的EPM7128SLC84-6可編程器件，EPM7128SLC84-6可編程器件中采用的是第二代多陣列矩陣結構，工作頻率可以達到151.5MHz，帶有128個宏單元，工作電壓為5V，支持系統編程。

4.3 電氣傳動

伴隨著現代控制理論以及電力電子開關器件的發展與進步，交流電氣傳動也隨之有了很大的發展，尤其是基于靜止旋轉坐標變化的矢量控制策略的應用上面，大大提高了電機的變頻調速性。在現階段的電氣傳動控制系統中，采用了非常多先進的現代控制技術，可以說當前所使用的高性能調速系統當中都是需要依靠復雜的控制系統來實現的，復雜的控制算法需要依靠CPU控制芯片來完成，與此同時，還必須要保證好算法的實時性，這就會給CPU帶來非常大的負擔。如果在控制系統當中應用可編程邏輯器件來控制算法，就會徹底解決這一問題，其原因就在于用VHDL語言描述好控制算法，并且通過邏輯綜合工具裝載到可編程邏輯器件芯片上面，就不用再像CPU程序一樣來一條條執行，直接通過硬件連接的并行算法來實現，這就會極大地縮短了整個控制運算的時間，同時也成功避免了死機或者程序跑飛等問題的出現。

5 結束語

綜上所述，我們必須要明白一點，在現階段，如果將可編程邏輯器件直接應用到整個系統的設計工作當中，還是會存在一些成本方面的顧慮，在逆變器控制當中的應用也會受到一定的影響，但是，相信伴隨著我國科學技術的不斷更新與進步，可編程邏輯器件在逆變器控制中的應用范圍必然會越來越廣泛。

參考文獻

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