可編程邏輯器件在逆變器控制中的應(yīng)用

杜昱鏗

摘 要

眾所周知，在我國現(xiàn)階段的電力電子設(shè)備設(shè)計(jì)當(dāng)中，設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)主要集中在全數(shù)字化和高頻化，其中，決定整個(gè)電力電子設(shè)備控制系統(tǒng)性能的關(guān)鍵便是控制器，控制器性能的高低在系統(tǒng)中發(fā)揮著決定性的影響。在當(dāng)前很多高頻應(yīng)用的場(chǎng)合，很多常用的控制器是難以滿足此類場(chǎng)合下對(duì)于速度的要求的，因此，可編程邏輯器件應(yīng)運(yùn)而生，不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)很多種高速算法，而且性價(jià)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(yīng)用進(jìn)行深入的分析與探究。

【關(guān)鍵詞】可編程邏輯器件 逆變器 控制工作 應(yīng)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(yīng)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(jīng)從原本邏輯規(guī)模很小且單調(diào)的簡(jiǎn)單PLD發(fā)展成為采用大規(guī)模集成電路技術(shù)的綜合性PLD，無論是在實(shí)際的結(jié)構(gòu)、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(duì)于可編程邏輯器件，我們可以利用價(jià)格比較低廉的軟件工具開發(fā)、測(cè)試和仿真其設(shè)計(jì)，緊接著我們便以非常快的速度將設(shè)計(jì)編程到器件當(dāng)中去，并且馬上在實(shí)際運(yùn)行的電路當(dāng)中測(cè)試其設(shè)計(jì)。

2 逆變器的概念與應(yīng)用

眾所周知，逆變器由逆變橋、濾波電路和控制邏輯三個(gè)重要的部分組成，實(shí)現(xiàn)直流電能到交流電的轉(zhuǎn)變。現(xiàn)階段的逆變器在日常的生活和生產(chǎn)產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用，諸如我們生活中所使用的空調(diào)、縫紉機(jī)、電視、電腦、洗衣機(jī)、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(xiàn)在外出工作或者旅游都會(huì)選擇駕車出行，我們就可以選用逆變器連接蓄電池來帶動(dòng)途中所需要的電器。

3 可編程邏輯器件的發(fā)展特點(diǎn)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(xiàn)階段可編程邏輯器件的運(yùn)行時(shí)速可以達(dá)到一百多MHZ，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了DSP以及各類微控制器。

3.2 集成度越來越高

現(xiàn)階段的市場(chǎng)當(dāng)中，可編輯邏輯器件的密度已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的質(zhì)的飛躍，在電機(jī)調(diào)速的實(shí)際控制系統(tǒng)當(dāng)中，我們可以在一個(gè)芯片當(dāng)中完成所有的電路，大大減少了PCB的面積，系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性得到了非常大的提升。

3.3 成本降低，開發(fā)周期縮短

現(xiàn)階段的可編程邏輯器件，不僅僅能夠重復(fù)編制內(nèi)容，還可以重新配置I/O口，如此一來，如果我們一旦發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的系統(tǒng)存在缺陷或者問題，又或者需要升級(jí)換代系統(tǒng)的時(shí)候，我們就可以不再需要對(duì)PCB進(jìn)行改變，而只是對(duì)可編程邏輯器件重新編程就可以了，這就大大降低了開發(fā)的成本，同時(shí)，也大大縮短了開發(fā)的周期。

4 可編程邏輯器件的應(yīng)用分析

4.1 電子技術(shù)領(lǐng)域

在微機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，我們可以應(yīng)用可編程邏輯器件來取代現(xiàn)有的全部微機(jī)接口芯片，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微機(jī)系統(tǒng)中的總線控制、地址譯碼、內(nèi)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(gè)微機(jī)系統(tǒng)的功能集成在一片芯片當(dāng)中，也就是我們常說的“功能集成”。

現(xiàn)階段的通信領(lǐng)域系統(tǒng)正朝著更強(qiáng)功能、更小體積、更快速度、更低能耗的方向發(fā)展。而可編程邏輯器件所具備的集成度高、功能性強(qiáng)以及速度性快的優(yōu)勢(shì)恰好能夠完全滿足當(dāng)前通信系統(tǒng)的這些實(shí)在性要求。因此，不管是在民用通信領(lǐng)域還是在軍用通信領(lǐng)域，可編程邏輯器件都得到了非常廣泛的應(yīng)用，而且應(yīng)用前景會(huì)越來越廣泛。

當(dāng)前，可編程邏輯器件和DSP的技術(shù)結(jié)合在一起，很好地滿足了DSP在集成度、系統(tǒng)功能、以及實(shí)時(shí)性等方面的要求，縱觀現(xiàn)階段邏輯器件家族的發(fā)展現(xiàn)狀，可編程邏輯器件可以算是其家族中發(fā)展速度最快、發(fā)展形勢(shì)最好的一種器件，已經(jīng)占據(jù)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(yīng)用，利用的就是復(fù)雜可編程邏輯器件，來實(shí)現(xiàn)對(duì)控制電路的設(shè)計(jì)。復(fù)雜可編程邏輯器件，英文稱作CPLD，它是建立在CAL和PAL的基礎(chǔ)之上的，發(fā)展起來的陣列型PLD，復(fù)雜可編程邏輯器件的優(yōu)勢(shì)主要集中在高速度和高密度兩點(diǎn)上面，通常情況下，此類系統(tǒng)都會(huì)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(jié)構(gòu)，工作頻率可以達(dá)到151.5MHz，帶有128個(gè)宏單元，工作電壓為5V，支持系統(tǒng)編程。

4.3 電氣傳動(dòng)

伴隨著現(xiàn)代控制理論以及電力電子開關(guān)器件的發(fā)展與進(jìn)步，交流電氣傳動(dòng)也隨之有了很大的發(fā)展，尤其是基于靜止旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變化的矢量控制策略的應(yīng)用上面，大大提高了電機(jī)的變頻調(diào)速性。在現(xiàn)階段的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，采用了非常多先進(jìn)的現(xiàn)代控制技術(shù)，可以說當(dāng)前所使用的高性能調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中都是需要依靠復(fù)雜的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，復(fù)雜的控制算法需要依靠CPU控制芯片來完成，與此同時(shí)，還必須要保證好算法的實(shí)時(shí)性，這就會(huì)給CPU帶來非常大的負(fù)擔(dān)。如果在控制系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用可編程邏輯器件來控制算法，就會(huì)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(zhí)行，直接通過硬件連接的并行算法來實(shí)現(xiàn)，這就會(huì)極大地縮短了整個(gè)控制運(yùn)算的時(shí)間，同時(shí)也成功避免了死機(jī)或者程序跑飛等問題的出現(xiàn)。

5 結(jié)束語

綜上所述，我們必須要明白一點(diǎn)，在現(xiàn)階段，如果將可編程邏輯器件直接應(yīng)用到整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，還是會(huì)存在一些成本方面的顧慮，在逆變器控制當(dāng)中的應(yīng)用也會(huì)受到一定的影響，但是，相信伴隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷更新與進(jìn)步，可編程邏輯器件在逆變器控制中的應(yīng)用范圍必然會(huì)越來越廣泛。

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