基于FPGA的三電平SVPWM逆變器的設計.pdf

1、上世紀80年代，Nabae等學者提出通過改善逆變器硬件拓撲結構達到增加輸出電平數的構想，在這一構想的基礎上衍生出多種多電平逆變器結構，與此同時，各種脈沖寬度調制技術先后提出并得到驗證，但在工程應用中卻受到電力主開關器件開關頻率、信號處理器速度、處理能力的限制。伴隨著高性能信號處理器工藝和運算處理技術的日趨成熟，多電平逆變器的優(yōu)點凸顯并在電力有源濾波系統(tǒng)、靜止同步補償器、中、高壓大功率變頻調速、交流柔性供電系統(tǒng)中得到了廣泛的關注并成為研究

2、的熱點，高性能逆變器的應用真正成為現實。
　　本文以二極管鉗位式多電平逆變器作為研究對象，對其工作原理、控制要求進行了詳細的論述，在此基礎上引出多電平逆變器的固有問題—中點電位不平衡，綜合分析了硬件、軟件控制方法在抑制中點電位不平衡中的利弊，提出了本文的控制策略——SVPWM，文章還對三電平逆變器的拓撲結構進行了等效簡化，根據等效簡化的電路進行了時域和頻域的模型研究，推導出二極管鉗位式三電平逆變器的高頻數學模型;在此基礎上，對SV

3、PWM算法進行數學模型推導，與數學模型相對應搭建了SIMULINK仿真模型，進行了仿真與結果分析，對比介紹了中點電位不平衡和平衡狀態(tài)下的波形，仿真結果證明基于查找表的優(yōu)化SVPWM算法是可行的，該算法以首發(fā)矢量為正短矢量與七段式對稱開關狀態(tài)相結合，具有諧波分量小，轉矩平穩(wěn)、改善了輸出電壓的波形、易于數字化控制等優(yōu)點;
　　其次，設計了基于FPGA的三電平逆變器硬件電路系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)完整的硬件電路設計并對各部分的原理進行了論述;利

4、用硬件描述語言在QuartusⅡ+Modelsim進行了軟件部分的設計，在QUARTUSⅡ可編程邏輯軟件平臺上進行了邏輯布線與綜合，按照自頂向下的設計方法設計了SVPWM信號發(fā)生器IP核，該IP核分為電壓矢量作用時間計算模塊、死區(qū)延遲模塊、信號發(fā)生模塊等多個模塊，最后將程序下載到FPGA實驗開發(fā)板上，對SVPWM信號發(fā)生器的IP核進行試驗驗證，驗證結果表明該算法實時性好、可靠性高，滿足了系統(tǒng)對算法設計的要求。
　　總之，通過對二極