基于DSP 和CPLD 的三電平逆變器SVPWM 算法的實(shí)現

0 引言

近年來(lái)，多電平逆變器在高壓大功率變頻調速場(chǎng)合的應用越來(lái)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(gè)功率器件的電壓應力低、在相同的開(kāi)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(jiàn)到的多電平逆變器，按主電路拓撲結構來(lái)分，主要有三類(lèi)基本的拓撲結構：二極管箝位型、飛跨電容型和級聯(lián)型[1]。其中二極管箝位型，也稱(chēng)中性點(diǎn)箝位型(NeutralPoint Clamped，NPC)三電平逆變器以其結構簡(jiǎn)單、所用開(kāi)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，易于數字化實(shí)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(shí)現方案。但大多采用單個(gè)DSP 來(lái)完成整個(gè)控制算法，使得DSP的程序復雜和混亂，同時(shí)由于三電平逆變器需要12 路PWM信號，而DSP的兩個(gè)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(fā)，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(shí)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(shí)現逆變器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(gè)步驟。

1.2.1 確定空間電壓矢量所在扇區

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