基于FPGA的电力电子实验装置的研制

摘要

电力电子技术是一门前沿性、实践性都很强的课程，因此，实验教学是此门课程必不可少的一个环节。目前市面上有很多种类的电力电子实验装置，其控制系统都是由模拟电路或数模混合电路搭建而成。我校目前使用的实验装置存在很多不足：采用模块化的封装结构，设备损坏后维修比较困难；使用的功率器件额定电流电压参数都比较小，实验时受杂散参数影响较大，实验输出波形失真严重；控制系统为全模拟控制，组成元器件及线路之间会相互影响；实验内容比较固定，无法根据学生的具体情况制定创新性或是研究性实验内容。
　　鉴于此，自主研制了一套电力电子实验装置，该实验装置除了能做传统的电力电子基础性实验外，还可以做综合性和创新性实验，更加贴近本校教学要求。在结构方面，采用了新颖的抽屉式结构，方便学生观察内部接线；控制方面，使用全数字化控制，提高了控制的可靠性、稳定性和准确性。
　　本文的主要任务是硬件系统及软件系统的设计，硬件系统包括电源模块、控制模块、各主电路模块、负载模块等，其中控制模块采用FPGA作为主控芯片，配以数字电位器和数码显示单元，并留有专用接口，供用户二次开发使用，具有良好的扩展性。此外，在各个模块上都配置了专门的保护电路。软件设计包括对各个实验控制脉冲的设计以及数字编码器及数码显示单元的控制。该实验装置经过调试及一段时间的使用，可满足教学的实验课程需要。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2电力电子技术的发展

1.3 电力电子实验装置控制技术的发展

1.4 电力电子实验装置现状

1.5本文的主要工作

第2章 实验装置的需求分析、设计原则及总体构架

2.1 实验装置教学需求分析

2.2 实验装置开发设计原则

2.3 实验装置的总体构架简介

2.4 本章小结

第3章 电力电子实验装置的硬件电路设计

3.1 电源模块设计

3.2 主电路功率器件及其驱动电路模块参数设计

3.3 负载模块设计

3.4测量模块设计

3.5 相关电路的保护与散热措施

3.6 本章小结

第4章 基于FPGA的控制系统的设计

4.1控制电路前面板设计

4.2 控制核心板设计

4.3 控制模块的软件设计与实现

4.4 本章小结

第5章 实验装置的测试与实验结果

5.1 实验装置的测试

5.2 实验结果

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢