基于DSP 和CPLD 的三電平逆變器SVPWM 算法的實(shí)現(xiàn)

0 引言

近年來，多電平逆變器在高壓大功率變頻調(diào)速場(chǎng)合的應(yīng)用越來越受到人們的重視。相對(duì)于傳統(tǒng)的兩電平逆變器，多電平逆變器具有每個(gè)功率器件的電壓應(yīng)力低、在相同的開關(guān)頻率下輸出波形低次諧波含量少等優(yōu)點(diǎn)。目前所見到的多電平逆變器，按主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來分，主要有三類基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：二極管箝位型、飛跨電容型和級(jí)聯(lián)型[1]。其中二極管箝位型，也稱中性點(diǎn)箝位型(NeutralPoint Clamped，NPC)三電平逆變器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所用開關(guān)器件少，易于控制等優(yōu)點(diǎn)成為研究的熱點(diǎn)之一。

NPC三電平逆變器的控制方法主要有正弦載波PWM(SPWM)和空間電壓矢量PWM(SVPWM)。

SVPWM以其直流電壓利用率高，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)而得到廣泛的應(yīng)用。

目前，科研工作者對(duì)NPC 三電平逆變器的SVPWM算法提出了很多實(shí)現(xiàn)方案。但大多采用單個(gè)DSP 來完成整個(gè)控制算法，使得DSP的程序復(fù)雜和混亂，同時(shí)由于三電平逆變器需要12 路PWM信號(hào)，而DSP的兩個(gè)事件管理器不能做到完全同步，導(dǎo)致同相的功率器件不能完全同步觸發(fā)，對(duì)逆變器的性能造成嚴(yán)重影響，并且受DSP 的PWM 信號(hào)數(shù)目的限制，不能擴(kuò)展到更多電平的逆變器控制[2]。因此本文提出一種基于DSP 和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD(Complicated ProgrammedLogic Device)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該平臺(tái)采用DSP 完成SVPWM算法中的主要數(shù)據(jù)處理和外部控制功能，利用CPLD實(shí)現(xiàn)逆變器PWM 波形的發(fā)生。

1 三電平逆變器的SVPWM 算法

1.1 三電平逆變器的工作原理

NPC 三電平逆變器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 SVPWM調(diào)制算法

一般而言，三電平逆變器的SVPWM 調(diào)制算法主要分為以下三個(gè)步驟。

1.2.1 確定空間電壓矢量所在扇區(qū)

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