基于FPGA的SPWM调制实现过程

SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation），即正弦脉宽调制，它以频率与期望的输出电压波相同的正弦波作为调制波，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波，当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得幅值相等、宽度按正弦规律变化的脉冲序列。双极性控制的PWM方式如图1所示。

图1 双极性控制的PWM方式

接下来介绍FPGA的实现过程，首先用Quartus II软件、波形生成工具或者matlab等生成一定频率的正弦波和等腰三角波的mif格式的文件，如图2所示。

图2 生成的mif文件

建立工程，并使用两个单端口rom的ip核，分别存放正弦波和三角波的mif文件的数据，如图3所示。

图3 配置rom的ip核

编写设计文件和仿真文件，并包含到工程中，同时设置仿真参数。设计文件的核心语句如下：

//cnt_sine:正弦波rom对应地址

always @ (posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin

    if(!sys_rst_n)

        cnt_sine<=11'd0;

    else if(cnt_sine==CNT_SINE_MAX)

        cnt_sine<=11'd0;

    else

        cnt_sine<=cnt_sine+1'b1;

end

//cnt_triangle:三角波rom存放地址

always @ (posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin

    if(!sys_rst_n)

        cnt_triangle<=8'd0;

    else if(cnt_triangle==CNT_TRIANGLE_MAX)

        cnt_triangle<=8'd0;

    else

        cnt_triangle<=cnt_triangle+1'b1;

end

//生成PWM信号

assign   pwm_0=(q_sine > q_triangle) ? 1'b1 : 1'b0;

assign   pwm_1=~pwm_0;

assign   pwm_2=pwm_0;

assign   pwm_3=pwm_1;

接下来对工程进行编译，编译通过后启动功能仿真。在modelsim进行一些基本的配置后，生成的仿真波形如图4所示，验证通过。

图4 仿真波形