基于CPLD实现的单相和三相正弦波产生电路及方法与流程

本发明涉及电力电子技术，具体地，涉及基于cpld实现的单相和三相正弦波产生电路及方法。

背景技术：

1、电力能源推动了国民经济的飞速发展和社会的快速进步。而电力电子技术的发展进步与革新，在整个电力系统发展中起着举足轻重的地位，其不仅有助于提高电力系统的输电效率，减少能源的损耗，还能保证用户侧的电能质量。

2、随着电力电子技术的快速发展，电源的需求也受到日新月异的变化，受电网线路架空走廊面积的影响，在各小型未建设工业用电设施，只有民用单相电，工作环境有防爆要求的场所，单相电源往往不能满足工作需求的作用，对于特种设备，不仅对交流电源相数有要求，而且也需要满足其工作频率改变的需求。

3、目前单相和三相的逆变器都需要具有一个正弦基准信号来作为输出电压的参考信号，根据参考信号多输出电压进行调制，使其输出电压的波形接近于参考信号。正弦基准信号的产生有文氏桥电路、移位寄存器电路、单片机加d/a芯片等多种方式，其中文氏桥电路受温度影响较大，在宽温度的环境条件下不适用，移位寄存器电路的所用器件较多，需要占用的线路板面积较大，单片机加d/a芯片的方式在可靠性方面要低于cpld（复杂可编程逻辑器件）的数字式正弦波发生电路，cpld芯片具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强和价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计。

4、现有正弦波产生电路只能产生定频的单相和三相正弦波，且单相和三相频率和相位是关联的，另外波形存储模块需要额外工装进行配置，不方便生产。

5、有鉴于上述问题，本发明提供了一种基于cpld实现的单相和三相正弦波产生电路及方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种基于cpld实现的单相和三相正弦波产生电路及方法，能够独立输出单相正弦波和三相正弦波，且单相正弦波和三相正弦波的频率能够及时调整，便于使用。

2、为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供一种基于cpld的单相和三相正弦波产生电路，包括：

3、波形存储模块，用于存储三个相位的三相正弦波数据；

4、cpld单元，与所述波形存储模块通信连接并获取三个相位的所述三相正弦波数据，所述cpld单元内部存储有单相正弦波数据，所述cpld单元根据预设的频率值对三个相位的所述三相正弦波数据和所述单相正弦波数据进行频率设定；

5、da转换模块，与所述cpld单元通信连接，用于把三个相位的所述三相正弦波数据分别转换成三个相位的三相模拟正弦波电压信号，以及把所述单相正弦波数据转换成单相模拟正弦波电压信号；

6、模拟乘法模块，与da转换模块通信连接，用于将接收到三个相位的所述三相模拟正弦波电压信号分别进行乘法运算，以及将所述单相模拟正弦波电压信号进行乘法运算。

7、本申请通过所述波形存储模块存储三个相位的所述三相正弦波数据并传输到所述cpld单元，所述cpld单元实现对所述三相正弦波数据和所述单相正弦波数据的频率设定，经过所述da转换模块将三个相位的所述三相正弦波和所述单相正弦波数据分别转换成三个相位的所述三相模拟正弦波电压信号和所述单相模拟正弦波电压信号，再经过所述模拟乘法模块分别进行所述乘法运算，得到三个相位的所述三相正弦波和所述单相正弦波，实现单相正弦波和三相正弦波相互独立输出，便于使用。

8、进一步地，还包括串口通信电路，所述cpld单元通过所述串口通信电路收到所述频率值。

9、进一步地，所述cpld单元还用以将产生的读写信号、地址信号和数据信号传输到所述波形存储模块。

10、进一步地，还包括低通滤波模块，所述低通滤波模块与所述模拟乘法模块通信连接，所述低通滤波模块通过低通滤波分别处理经过所述乘法运算后的三个相位的所述三相模拟正弦波电压信号和所述单相模拟正弦波电压信号。

11、进一步地，所述波形存储模块包括三个电可擦编程只读存储器，三个相位的所述三相正弦波数据分别存储在所述电可擦编程只读存储器中。

12、进一步地，所述da转换模块包括四个da转换器，其中三个所述da转换器用于将三个相位的所述三相正弦波数据分别转换成三个相位的所述三相模拟正弦波电压信号，以及另一个所述da转换器用于将所述单相正弦波数据换成所述单相模拟正弦波电压信号。

13、进一步地，所述模拟乘法模块包括四个模拟乘法器，各所述模拟乘法器与对应所述da转换器分别连接。

14、进一步地，所述低通滤波模块包括四个低通滤波器，各所述低通滤波器与对应所述模拟乘法器分别连接。

15、第二方面，本发明提供一种基于cpld的单相和三相正弦波产生方法，基于第一方面的一种基于cpld的单相和三相正弦波产生电路，所述方法包括：

16、s1.所述cpld单元通过所述串口通信电路接收到预设的所述频率值；

17、s2.所述cpld单元产生读信号和所述地址信号并传输到所述波形存储模块和所述cpld单元内部；

18、s3.所述波形存储模块将对应地址的三个相位的所述三相正弦波数据传输到所述cpld单元，所述cpld单元根据预设的所述频率值对三个相位的所述三相正弦波数据和所述单相正弦波数据进行频率设定；

19、s4.所述cpld单元将所述频率设定后三个相位的所述三相正弦波数据和所述单相正弦波数据分别传输到所述da转换模块；

20、s5.所述da转换模块分别输出三个相位的所述三相模拟正弦波电压信号和所述单相模拟正弦波电压信号并分别传输到所述模拟乘法模块；

21、s6.所述模拟乘法模块将接收到的三个相位的所述三相模拟正弦波电压信号和所述单相模拟正弦波电压信号分别进行乘法运算后输出到所述低通滤波模块；

22、s7.所述低通滤波模块将接收到的三个相位的所述三相模拟正弦波电压信号和所述单相模拟正弦波电压信号分别进行低通滤波处理后输出基准波形。

23、通过上述技术方案，本发明的有益效果如下：

24、1.本申请的cpld单元通过串口通信电路接收频率值并根据接收的频率值对三相正弦波数据和单相正弦波数据进行频率设定，实现了在线调整三相正弦波和单相正弦波的频率，并且由于独立输出三相正弦波和单相正弦波，故三相正弦波和单相正弦波的频率设置能够相互独立，便于实现不同的用电需求，使得用电更加方便。

25、2.本申请的cpld单元向波形存储模块传输读写信号、地址信号和数据信号，使得波形存储模块能够直接安装在本申请的电路中并完成对波形存储模块的配置，不需要先对波形存储模块配置完成后再安装在电路中。

26、3.本申请通过低通滤波模块对三相正弦波和单相正弦波进行低通滤波处理，使得输出波形更加标准。

27、有关本发明的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。

技术特征：

1.一种基于cpld实现的单相和三相正弦波产生电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于cpld实现的单相和三相正弦波产生电路，其特征在于，还包括串口通信电路，所述cpld单元通过所述串口通信电路收到所述频率值。

3.根据权利要求2所述的基于cpld实现的单相和三相正弦波产生电路，其特征在于，所述cpld单元还用以将产生的读写信号、地址信号和数据信号传输到所述波形存储模块。

4.根据权利要求1所述的基于cpld实现的单相和三相正弦波产生电路，其特征在于，还包括低通滤波模块，所述低通滤波模块与所述模拟乘法模块通信连接，所述低通滤波模块通过低通滤波分别处理经过所述乘法运算后的三个相位的所述三相模拟正弦波电压信号和所述单相模拟正弦波电压信号。

5.根据权利要求4所述的基于cpld实现的单相和三相正弦波产生电路，其特征在于，所述波形存储模块包括三个电可擦编程只读存储器，三个相位的所述三相正弦波数据分别存储在所述电可擦编程只读存储器中。

6.根据权利要求5所述的基于cpld实现的单相和三相正弦波产生电路，其特征在于，所述da转换模块包括四个da转换器，其中三个所述da转换器用于将三个相位的所述三相正弦波数据分别转换成三个相位的所述三相模拟正弦波电压信号，以及另一个所述da转换器用于将所述单相正弦波数据换成所述单相模拟正弦波电压信号。

7.根据权利要求6所述的基于cpld实现的单相和三相正弦波产生电路，其特征在于，所述模拟乘法模块包括四个模拟乘法器，各所述模拟乘法器与对应所述da转换器分别连接。

8.根据权利要求7所述的基于cpld实现的单相和三相正弦波产生电路，其特征在于，所述低通滤波模块包括四个低通滤波器，各所述低通滤波器与对应所述模拟乘法器分别连接。

9.一种基于cpld实现的单相和三相正弦波产生方法，其特征在于，应用于如权利要求4至8任一项所述的基于cpld实现的单相和三相正弦波产生电路中，所述方法包括：

技术总结
本发明公开一种基于CPLD的单相和三相正弦波产生电路及方法，涉及电力电子技术领域，本发明的电路包括：波形存储模块，存储三个相位的三相正弦波数据；CPLD单元，与波形存储模块通信连接，CPLD单元内部存储有单相正弦波数据，CPLD单元根据预设的频率值进行频率设定；DA转换模块，与CPLD单元通信连接，用于将正弦波数据转换成模拟正弦波电压信号；模拟乘法模块，与DA转换模块通信连接，将模拟正弦波电压信号进行乘法运算；本发明实现了单相正弦波和三相正弦波在线调整频率，且单相正弦波和三相正弦波频率互相独立，本发明的电路不需要额外工装配置好波形存储模块再焊接，简化生产流程。

技术研发人员：刘曙光,李兵,秦天,荣怡平
受保护的技术使用者：扬州海通电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16