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1、第35卷第5期高电压技术Vol.35No.5·1038·2009年5月HighVoltageEngineeringMay2009FPGA2DSP实现混合级联多电平变换器的高性能PWM控制许赟,邹云屏,陈伟,刘雄,王成智(华中科技大学电气与电子工程学院,武汉430074)摘要:针对传统电力电子拓扑结构中开关器件耐压值不够高,与电力系统中高压范围不能直接匹配的问题,研究了基于FPGA2DSP的改进型混合级联多电平变换器的高性能控制系统。该改进型的级联多电平拓扑是将具有相同母线电压的一个二极管钳位拓扑与若干个H桥级联,输出波形由级联模块的输出电压叠加
2、而成。并针对该拓扑提出了其混合调制的调制策略,使较高开关频率的开关器件与高耐压值的器件协同工作在一起,充分发挥开关器件各自的特性。由于多电平变换器开关管数量众多,专用DSP芯片已经不能完全满足设计要求,为此专门设计了基于FPGA2DSP的通用控制系统,用以实现多电平电路的专用PWM控制电路的功能,该控制系统稳定可靠,易于扩展。仿真与实验结果充分证明了该设计方案的可行性和有效性。关键词:二极管钳位变换器;混合级联;多电平;混合调制;FPAG;DSP中图分类号:TM464文献标志码:A文章编号:100326520(2009)0521038206FP
3、GA2DSPRealizationofaHighQualityPWMControlofaHybridCascadeMultilevelConverterXUYun,ZOUYun2ping,CHENWei,LIUXiong,WANGCheng2zhi(CollegeofElectricalandElectronicEngineering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)Abstract:Wefocusedonanimprovedhybridcascademult
4、ilevelconverterbasedonFPGA2DSPcontrolsystem.Inthistopology,aNeutral2Point2Clamped(NPC)converterandseveralidenticalH2BridgeconverterswithequalDCbusvoltagewereseriesconnected,andthemultilevelwaveformwassynthesizedbyaddingofeachconverteroutputvoltage.Accordingly,ahybridmodulati
5、onmethodwasemployedtomakehighervoltagedevicesandfasterdevicesoperationinsynergism,sothatthedistinctcharactersofthedifferentswitchdeviceswerecolligated.ThespecialDSPcouldnotsatisfythePWMcontroldemandsofthemultilevelconverter,soasystembasedonDSP2FPGA,whichcouldsimplifycircuit2
6、design,guaranteethereliabilityandtheextensionofthesystem,wasdesignedtobethemultilevelconverters'particularPWMcontrolcircuit.Themodulationandconcretelyrealizationofthecontrolmod2ulewasexpatiated.Thefeasibilityandthevalidityoftheproposedsystemwereadequatelyverifiedbythesimulat
7、ionandexperimentresults.Keywords:neutral2point2clampedconverter;hybridcascade;multilevelconverter;hybridmodulation;FPAG;DSP较小的谐波和较低的电压变化率dU/dt。考虑到电0引言[8,9]力电子开关器件的特点:耐压高的器件开关频随着电力电子技术在大功率电气传动以及电力率特性较低,而开关频率高的器件耐压又比较差,本系统中的应用,多电平功率变换技术成为中高压大文主要研究一种具有实用价值的改进型级联型逆变[1210]功率应用领域研
8、究的一个热点。传统电力电子器,将高耐压和高开关频率的开关器件结合使用,产拓扑结构中开关器件耐压值不够高,与电力系统中[11]生较好的输出电压波形。高压
