[發明專利]一種基于FPGA的輕型直流輸電多電平逆變SPWM控制系統

無效

• 申請號: 201310184732.6
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103457500A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 李孟秋;潘小清;黃慶;高劍;谷濤
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387
• 代理公司: 湖南省國防科技工業局專利中心 43102
• 代理人: 李傳中

1.一種基于FPGA的三相九電平逆變控制系統，其特征在于：所述控制系統硬件采用級聯型H橋九電平拓撲結構，軟件上設計了一種基于FPGA的載波層疊SPWM控制系統，包括正弦發生器模塊，三角波發生器模塊，多路波形比較模塊，死區補償模塊和各種通信邏輯模塊。

2.根據權利要求1所述基于FPGA的三相九電平逆變控制系統，其特征在于：所述級聯型拓撲結構需要48個IGBT器件，即需要48路SPWM對開關管進行控制，利用FPGA豐富的I/O管腳資源能夠輕松滿足多路SPWM波的輸出；同時利用FPGA?的多管腳和多觸發器，能與單片機或者DSP連接，增加了控制系統的靈活性和多樣性。

3.根據權利要求1所述基于FPGA的三相九電平逆變控制系統，其特征在于：三相需要三路正弦信號，相位相差120°；正弦信號的產生通過查表法來實現，將一個周期內的單位正弦信號平均分成256份存放在FPGA的ROM中，地址為8位；通過采樣可以得到相近的正弦信號，正弦信號的幅值可以通過乘法器來調節；調制波的表達式為：????????????????????????????????????????????????，其中m為調制波的幅值，三角波FPGA的由計數器產生，根據載波比和幅值調制度來確定計數范圍。

4.根據權利要求1所述基于FPGA的三相九電平逆變控制系統，其特征在于：所述控制系統采用載波層疊的調制方法，逆變器輸出m電平則每相需要三角載波數是m-1個；要求m-1個載波的幅值和頻率相同，在空間上垂直分布；每個H橋單元對應需要2個三角波載波，則單相需要8個三角載波，三相則總共需要24路三角載波；單相的三角載波由FPGA內8個計數器采用延時幅值變化的方法產生，即每個三角波的初始計數值不同，但模相同，每個時鐘計數器加1，達到最高值后計數器遞減。

5.根據權利要求1所述基于FPGA的三相九電平逆變控制系統，其特征在于：所述比較模塊，在同一時鐘下對正弦波和三角波進行幅值比較，當正弦波幅值大于三角波幅值的時候輸出高電平，當正弦波幅值小于三角波幅值的時候輸出低電平。

6.根據權利要求1所述基于FPGA的三相九電平逆變控制系統，其特征在于：功率管的開通和關斷都需要一定的時間，為了防止同一橋臂兩個IGBT管在觸發控制時同時導通損壞開關管，必須設置死區時間；死區時間產生原理如下：首先比較器輸出一路SPWM波之后，在波形的上升沿和下降沿的時候分別用一個死區計數器開始計數，在計數器為0和最大值之間時，形成死區，死區時間的大小可以由計數值和計數時鐘的乘積來決定。