载波移相的研究

基于FPGA的载波移相PWM发生器设计曹阳;凌志斌;马勤冬;陈满;郭海峰【摘要】采用FPGA设计并实现了适合多电平变流器的载波移相PWM发生器.该PWM发生器采用上下位机两层结构,上位机为DSP+FPGA结构产生调制信号,下位机内部产生载波信号并输出PWM信号,上下位机间通过串行通信进行数据交换和时序同步.介绍了该PWM发生器的基本结构和设计原则,并进行了方案的设计验证.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2014(044)007【总页数】5页(P19-23)【关键词】现场可编辑逻辑门阵列(FPGA);载波移相;脉冲宽度调制(PWM)发生器【作者】曹阳;凌志斌;马勤冬;陈满;郭海峰【作者单位】上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室,上海200240;上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室,上海 200240;上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室,上海 200240;中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司,广东广州 510630;中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司,广东广州 510630【正文语种】中文【中图分类】TM461 引言多电平功率变换电路可以使耐压值较低的全控型电力电子器件可靠地应用于高压大功率领域，并能有效减少PWM控制所产生的高次谐波[1]。

载波移相PWM调制方法则是一种标准的多电平功率变换技术的控制法。

多电平变换器输出电平数多，需要的计算量大，对采用的处理器的计算功能、快速性和I/O接口功能要求高，对算法的性能要求更高[2-4]。

为了满足多电平变换器的需求，本文设计实现了一种主从两级结构的PWM发生器。

其中，上位机为DSP+FPGA（可编程逻辑器件）结构，DSP和FPGA分别实现了调制信号的生成与输出，二者之间的数据交换通过地址总线和数据总线进行。

下位机通过光纤与上位机进行串行通信，使用FPGA芯片解码并实现PWM信号的输出。

这种上下位机的设计，既利用了DSP高运算速度和FPGA灵活易扩展的特点，也使得上下位机的FPGA的资源互不占用并开销下降，节省了成本。

微波移相器的研究引言随着科技的不断发展，微波技术在无线电通信、导航系统、测量技术等领域的应用越来越广泛。

微波移相器作为微波技术中的重要元件，对相位进行精确控制，是实现微波信号处理的关键。

因此，对微波移相器的研究具有重要意义。

本文旨在探讨微波移相器的现状、设计及应用，以期为相关领域的研究提供参考。

研究现状微波移相器的主要作用是控制微波信号的相位。

目前，常见的微波移相器主要包括电阻式移相器、电容式移相器、铁氧体移相器和反射式移相器等。

电阻式移相器具有线性相位响应，但损耗较大；电容式移相器具有较低的损耗，但相位响应非线性；铁氧体移相器具有高的移相量和低的插入损耗，但工作带宽较窄；反射式移相器具有宽带性能，但插入损耗较大。

各种微波移相器均有其优点和局限性，应根据具体应用场景进行选择。

微波移相器的设计设计微波移相器的主要步骤包括建立微波电路模型、模拟电路性能、优化电路参数等。

首先，根据需求建立合适的微波电路模型，包括传输线、电阻、电容、电感等元件。

接着，利用电磁仿真软件对电路性能进行模拟，得到相位响应、插入损耗等性能指标。

最后，根据模拟结果优化电路参数，以实现最佳性能。

微波移相器的应用微波移相器在无线电通信、导航系统、测量技术等领域均有广泛应用。

在无线电通信方面，微波移相器可用于实现相位调制，提高通信系统的抗干扰能力和频带利用率。

在导航系统中，微波移相器可用于产生线性调频信号，提高导航精度和抗干扰能力。

在测量技术领域，微波移相器可用于相位测量和校准，提高测量准确度和稳定性。

结论本文对微波移相器的研究现状、设计及应应用进行了详细阐述。

通过对各种微波移相器的优缺点的比较，以及对其设计步骤和应用的介绍，我们可以看到微波移相器在微波技术中的重要作用。

未来研究方向包括开发新型微波移相器材料和结构，提高移相器的性能和可靠性；拓展微波移相器的应用领域，如毫米波、亚毫米波以及光波段等；同时还需要加强微波移相器在高速信号处理、量子信息等领域的应用研究。

一种应用于anpc型三电平逆变器的反向载波移相调制方法反向载波移相调制方法是一种应用于anpc型三电平逆变器的控制策略，目的是优化电力转换效率和降低电力损耗。

该方法通过对逆变器的PWM（脉冲宽度调制）信号进行精确控制，实现对电力输出的高质量调节。

传统的PWM调制方法，如SPWM（正弦脉宽调制），是基于固定频率和固定幅度的三角波与参考正弦波进行比较来生成PWM信号。

然而，在anpc型三电平逆变器中，由于多个开关电平的存在，传统PWM调制方法的效果并不理想。

反向载波移相调制方法通过在参考波形和三角波之间引入相位差，并根据电网电压和电流的需求进行动态调整，实现对输出电压和电流的精确控制。

具体而言，该方法包括以下几个步骤：1.相位差计算：通过获取电网电压和电流的相位差，计算出相位差的大小和方向。

相位差的大小和方向可以决定PWM信号的相位偏移量。

2.相位差补偿：根据相位差的计算结果，对PWM信号进行相位补偿。

通过引入相位差，可以实现电流和电压的同步控制，从而提高电力转换效率。

3.动态调整：监测电源系统的电流和电压，并根据系统需求进行动态调整。

通过不断优化PWM信号的相位和幅度，可以实现最佳的电力输出。

反向载波移相调制方法有以下几个优势：1.提高电力转换效率：通过对PWM信号进行精确控制，可以优化电力转换效率，减少电力损耗。

2.提高电力质量：反向载波移相调制方法可以实现对电流和电压的同步控制，从而提高电力质量，减少电力波动和谐波污染。

3.提高逆变器的控制精度：该方法可以实时监测系统的电流和电压，并根据需求进行动态调整，从而提高逆变器的控制精度。

4.提高系统的可靠性：反向载波移相调制方法可以有效减少逆变器的开关损耗和热损耗，从而延长系统的使用寿命。

总之，反向载波移相调制方法是一种应用于anpc型三电平逆变器的控制策略，通过对PWM信号进行精确控制，可以提高电力转换效率和电力质量，优化系统的控制精度和可靠性。

该方法在逆变器领域具有广阔的应用前景。

载波移相技术的FPGA实现方法
王成元;常国祥;郭雨梅;夏加宽
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2007(41)5
【摘要】在深入分析SPWM产生原理的基础上,提出一种完全由FPGA产生多路SPWM波形的发生器.该发生器既可产生24路SPWM波形,也可实时调节SPWM 波形的幅值和频率,并可有机调整死区时间和载波频率;它可独立工作,也可与DSP 等上位机协同工作,还可作为IP核嵌入到其他系统中.通过优化设计,节省了芯片资源,提高了芯片效率.仿真和实验证明了该设计的可行性.
【总页数】3页(P26-28)
【作者】王成元;常国祥;郭雨梅;夏加宽
【作者单位】沈阳工业大学,辽宁,沈阳,110023;沈阳工业大学,辽宁,沈阳,110023;黑龙江科技学院,黑龙江,哈尔滨,150027;沈阳工业大学,辽宁,沈阳,110023;沈阳工业大学,辽宁,沈阳,110023
【正文语种】中文
【中图分类】TN43;TN787
【相关文献】
1.基于FPGA技术的异步转同步HDLC通信卡实现方法 [J], 王琼;李增有
2.基于移相技术的脉冲宽度精确测量方法及FPGA实现 [J], 仵晓辉;师廷伟;金长江
3.基于USB虚拟技术的FPGA远程片内调试方法实现 [J], 翟刚毅;王静娇;姜小祥;
杨阳
4.基于DSP与FPGA的MMC载波移相调制SPWM方法实现 [J], 王鹏
5.基于FPGA技术的异步转同步HDLC通信卡实现方法 [J], 王琼;李增有
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模块化多电平换流器的均压优化控制仿真研究摘要本文主要对模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC) 中的均压优化控制进行的研究，整个模块化多电平换流器仿真需要将输入的三相交流电转化为直流电，并且各个子模块电压差值需要尽量的小，从而保证整个系统能够稳定运行，对载波移相脉宽调制策略进行推导与改进，使得模块化多电平换流器能够在更短的时间内稳定，且子模块电容电压在合理的控制中保持均衡。

仿真实验结果证明了所提方法的正确性和可行性。

关键词模块化多电平换流器；子模块均压；载波移相脉宽调制Simulation Study on Optimal Voltage Equalization Control ofModular Multi-level ConverterZ5号宋体oufucheng Daipanyang(Aba Teachers University,Si chuan Wenchuan,China )Abstract This paper mainly studies the voltage optimizationcontrol in Modular Multilevel Converter. The whole modular multi-level converter simulation needs to convert the input three-phase AC into DC, and the voltage difference between each sub-module needs to be assmall as possible. Thus, the whole system can run stably, and the strategy of carrier phase-shifted PWM is deduced and improved, so that the modular multi-level converter can be stable in a shorter time, andthe capacitance voltage of the sub-modules can be balanced in a reasonable control.The simulation experiment results prove the correctness and feasibility of the proposed method.keywords MMC; sub-module voltage equalizer; carrier phase shift PWM引言随着西电东送工程的实施，电能的损耗也随着高压长距离输电不断增大，从而使得直流输电在电力传输中脱颖而出。

基于TMS320F2812的载波移相PWM发生器的设计杨仁增;王海欣;黄海宏【摘要】适用于单元级联型多电平电路的载波移相PWM调制方法,其实现的关键在于如何实时产生多路移相PWM控制信号.研制了基于TMS320F2812的PWM 脉冲发生器,通过事件管理器硬件实现与CPU软件实现相结合,在DSP的各个GPI0复用管脚输出多路移相PWM波形.基于该脉冲发生器,完成了单相级联七电平逆变器的载波移相实验.实验结果表明,该脉冲发生器简化了多电平硬件电路的设计,算法程序简洁,实时性强,易于扩展.【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2010(032)006【总页数】3页(P22-24)【关键词】级联;多电平;载波移相;DSP【作者】杨仁增;王海欣;黄海宏【作者单位】合肥工业大学,安徽,合肥,230009;合肥工业大学,安徽,合肥,230009;合肥工业大学,安徽,合肥,230009【正文语种】中文【中图分类】TM460 引言级联多电平逆变器作为一种新型的高压大功率逆变器，通过多电平阶梯波输出以逼近正弦电压，在得到高质量输出波形的同时，具有开关频率低，开关器件应力小，系统效率高等优点。

在级联多电平逆变器的应用中，当电平数超过5，从简化控制算法的角度，三角载波PWM法是一种较好的选择[1]。

三角载波移相PWM(Carrier Phase－Shift PWM，简称 CPS－PWM)技术能以较低的器件开关频率实现较高的等效开关频率，从而大幅度消除或抑制谐波。

CPS－PWM技术在实际应用中需要多个计数器和众多路PWM输出口，其硬件生成比较困难。

目前通用的方法用DSP+FPGA或DSP+CPLD 产生多路 CPS－PWM 波形。

[2－4]FPGA(CPLD)和 DSP 通过通讯中断来配合工作，二者通讯时钟不易同步，DSP传输给FPGA(CPLD)的数据容易丢失，很难统一各路CPS－PWM的时序。

文献[5]提出的基于中断控制的离散自然采样算法，解决了基于DSP的CPS－PWM信号生成的实时性问题，但各路PWM信号均由软件实现，DSP负担过重，信号生成程序采用汇编语言编程，可移植性差。

两相两重四象限变流器的控制方法及实现马驰【摘要】为实现对大功率、低开关频率变流器的控制,通过建立两相两重四象限变流器主电路的数学模型,分析变流器主电路的电气特性;在考虑线路电阻的基础上,采用电压外环和基于坐标变换电流内环的双闭环控制方法对变流器的调制电压进行控制;提出倍增控制频率的载波移相方法,可在不增加硬件设备的情况下降低牵引电网侧低次谐波的含量,并结合正弦波脉宽调制(SPWM)技术,实现对以多种开关频率工作的变流器的控制;以TMS320F28335型DSP芯片为平台,设计包括初始化程序、串行通信服务程序和定时中断程序的控制软件,并在背靠背功率互馈试验台进行验证.结果表明:采用给出的两相两重四象限变流器控制方法,能够使变流器在启动工况下的电流变化平稳,在牵引工况和制动工况下,大功率、低开关频率变流器可以单位功率因数满载运行,而且中间电压波动较小、输入电流无异常波动,大幅减少了牵引电网侧的低次谐波成分和总谐波失真率.【期刊名称】《中国铁道科学》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】7页(P95-101)【关键词】四象限变流器;控制方法;双闭环控制;电流控制;坐标变换;载波移相;控制频率;电力牵引传动系统【作者】马驰【作者单位】中国铁道科学研究院机车车辆研究所,北京100081【正文语种】中文【中图分类】U264.223;U264.3近年来随着电气化铁路的发展，尤其是高速动车组及大功率电力机车的快速发展，采用四象限变流器和三相脉冲宽度调制(PWM)逆变器构成的交-直-交电力牵引传动系统已成为国、内外电力机车技术的发展趋势。

受开关器件技术条件的限制，单相单重四象限变流器在输出更大功率时其主电路仍只能选用低开关频率的开关器件，这就导致在牵引电网侧产生大量低次谐波，给牵引电网带来污染。

为解决此问题，可采用多重化四象限变流器的主电路，即将至少两重四象限变流器进行并联，并分别对每重四象限变流器的输入电流进行控制，从而达到既可减小牵引电网侧的谐波含量、亦可减半对开关器件所需承受电流的要求。

中压混合型模块化多电平变换器的载波移相调制策略作者：郭燚郭将驰于士振来源：《上海海事大学学报》2019年第02期摘要：由于半桥子模块与全桥子模块的载波移相调制策略不同，两者混合而成的模块化多电平变换器（modular multilevel converter， MMC）不能直接沿用原来的调制策略;在船舶中压直流电力系统中，由于变换器模块数较少，交流输出电压的波形质量相对较差。

基于上述原因，通过载波相位角的合理配置，提出一种改进型载波移相调制策略。

该策略不仅能够增加交流输出电压的电平数，而且不局限于某种特定的拓扑结构。

通过仿真验证其有效性和通用性，验证结果显示它是一种适用于中压混合型MMC的通用调制策略。

关键词：船舶; 载波移相调制; 模块化多电平变换器（MMC）; 中压中图分类号：U665.12文献标志码：AAbstract：The hybrid modular multilevel converter （MMC） composed of the half bridge and full bridge sub-modules can not directly use the original modulation strategy because of the difference of phase-shifted carrier modulation strategy of the two sub-modules; the quality of the AC output voltage waveform is relatively poor due to the small number of converter modules in the medium voltage DC power system for ships. To solve the above problems， an improved phase-shifted carrier modulation strategy is proposed through the reasonable allocation of carrier phase angle. This strategy not only can increase the level number of AC output voltage， but also is not limited to a specific topological structure. The validity and generality of this strategy are verified by simulation， and the verification result shows that this is a general modulation strategy suitable for a medium voltage hybrid MMC.Key words：ship; phase-shifted carrier modulation; modular multilevel converter （MMC）; medium voltage收稿日期：2018-03-26修回日期：2018-05-07作者简介：郭燚（1971—），男，安徽安庆人，副教授，博士，研究方向为船舶电力推进、船舶中压直流系统，（E-mail）yiguo@0 引言为使高能武器上舰，船舶电力功率不断提升，中压直流（medium voltage direct current，MVDC）电力系统被逐步应用到舰船上。

摘要摘要同步是数字通信系统以及某些采用相干解调的模拟通信系统中一个重要的实际问题。

由于收、发双方不在一地，要使它们能步调一致地协调工作，必须要有同步系统来保证。

本文首先介绍平方变换法相干解调原理,提出用平方锁相环法来实现从2DPSK信号中提取相干载波的实现方案,解决了提取的载波信号存在180度的相位含糊问题,为通信系统提高抗噪声性能提供了可靠的条件保证,论文最后给出了相应的实验结果。

通信信号处理是通信系统内较为活跃的学科研究领域，已经在数字通信、信号识别、保密通信等许多方面取得了重要成果。

分形理论在通信的应用更是新的理念，为通信调制信号的分析提供了新的思路。

20 世纪70 年代，法国数学家Benoit Mandelbrot 提出的分形学是模拟自然界的自相似性的一门学科，由于通信信号在传输过程中受到各种噪声的污染，信噪比变化范围较大，通常在几个dB到几十个dB 之间，这就要求提取的特征要尽量选择能表征调制信号类别之间最大差别的模式信息，同时，信噪比变化要较少造成特征的模糊。

20 世纪80 年代，电力载波设备已经利用电力线传输关键字:同步锁相环相干解调载波提取ABSTRACTABSTRACTThe synchronization is the digital communication system as well as certain uses the demodulation in the analog communications system an important actual problem. Because receives, sends both sides not in place, must enable them to be in step coordinated the work, must have the synchronous system to guarantee.This article first introduced that the square method of transformation demodulation principle, proposed realizes with the square phase-locked loop law from modulation signal 2DPSK withdraws the coherent carrier to realize the plan, solved the extraction intelligence signal to have 180 degree phase ambiguous problems, enhanced the anti-noise performance for the communications system to provide the reliable condition to guarantee, the paper has given the corresponding experimental result finally.Key words: Synchronized phase-locked loop demodulation carrier extract目录i目录第一章绪论 (1)1.1 通信原理概述 (1)1.2 同步技术概述 (1)第二章锁相环的原理与技术 (5)2.1 锁相环的基本组成 (5)2.2 锁相环的工作原理 (6)2.3 锁相环的应用 (8)第三章载波同步提取 (11)3.1 直接法（自同步法） (11)3.1.1 平方变换法和平方环法 (11)3.1.2 同相正交环法(科斯塔斯环) (13)3.2 插入导频法 (14)3.2.1 抑制载波的双边带信号中插入导频 (14)3.2.2 残留边带信号中插入导频 (15)3.2.3 时域插入导频法 (17)第四章载波同步系统性能指标 (19)4.1 精度 (19)4.2 同步建立时间和保持时间 (20)第五章载波同步提取的设计与实现 (23)5.1 设计目的 (23)5.2 设计方案及实现电路 (23)5.3 设计电路所用器件简介 (24)5.3.1 MC1496 (24)5.3.2 CD4046及MC14046 (25)5.3.3 CD4013简介 (27)5.4 平方环在捕获、锁定、失锁状态下的基本特性 (27)5.5 实验仪器与实验步骤 (30)5.5.1 仪器 (30)ii目录5.5.2 步骤 (31)5.5.3 实验结果 (31)总结语 (35)感谢信 (37)参考书目 (39)第一章绪论 1第一章绪论1.1 通信原理概述通信就是从一地向另一地传递消息。