基于DSP 和CPLD 的三電平逆變器SVPWM 算法的實現

0 引言

近年來，多電平逆變器在高壓大功率變頻調速場合的應用越來越受到人們的重視。相對于傳統的兩電平逆變器，多電平逆變器具有每個功率器件的電壓應力低、在相同的開關頻率下輸出波形低次諧波含量少等優點。目前所見到的多電平逆變器，按主電路拓撲結構來分，主要有三類基本的拓撲結構：二極管箝位型、飛跨電容型和級聯型[1]。其中二極管箝位型，也稱中性點箝位型(NeutralPoint Clamped，NPC)三電平逆變器以其結構簡單、所用開關器件少，易于控制等優點成為研究的熱點之一。

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，易于數字化實現而得到廣泛的應用。

目前，科研工作者對NPC 三電平逆變器的SVPWM算法提出了很多實現方案。但大多采用單個DSP 來完成整個控制算法，使得DSP的程序復雜和混亂，同時由于三電平逆變器需要12 路PWM信號，而DSP的兩個事件管理器不能做到完全同步，導致同相的功率器件不能完全同步觸發，對逆變器的性能造成嚴重影響，并且受DSP 的PWM 信號數目的限制，不能擴展到更多電平的逆變器控制[2]。因此本文提出一種基于DSP 和復雜可編程邏輯器件CPLD(Complicated ProgrammedLogic Device)的實驗平臺，該平臺采用DSP 完成SVPWM算法中的主要數據處理和外部控制功能，利用CPLD實現逆變器PWM 波形的發生。

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撲結構如圖1所示。

1.2 SVPWM調制算法

一般而言，三電平逆變器的SVPWM 調制算法主要分為以下三個步驟。

1.2.1 確定空間電壓矢量所在扇區

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