基于FPGA的PWM控制多重逆变器的设计与实现

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1、基于FPGA的PWM控制多重逆变器的设计与实现摘要逆变器在自动控制系统、电机交流调速、电力变换以及电力系统控制中都起着重要的作用；各系统对逆交器的性能需求也越来越高。PWM控制多重逆变器正是基于这些需求，实现可变频、调压、调相、低谐波、高稳定性的解决方案。PWM控制逆变器通过对每个脉冲宽度进行控制，以达到控制输出电压和改善输出波形的目的；多重逆变器则是把几个矩形波逆变器的输出组合起来起来形成阶梯波，从而消除谐波；PWM控制多重逆变器综合上述两种技术的特点，非常适合于应用在对谐波、电压输出及稳定性要求比较高的场合。电力半导体技术和集成电路技术

2、的快速发展，使得多重逆变器的控制、实现成为可能。本文首先分析风力发电系统对逆变器的要求，从多重逆变器理论和PWM逆变器理论出发，提出同步式PWM控制电压型串联多重逆变器系统解决方案。本方案也可以应用在逆变电源、交流电机调速及电力变换领域中。文中建立了一个多重逆变器的PWM控制算法模型。该算法可完成频率、相位、幅值可调的多重逆变器的PWM控制，且能完成逆变器故障运行下的保护与告警。并在MATLAB／SIMULINK环境下对算法模型进行仿真与分析。在比较了现有PWM发生解决方案的基础上，本文提出了一个基于FPGA(可编程逻辑阵列)的多重逆变器P

3、WM控制系统实现方案。并给出一个主要由FPGA、ADC／DAC、驱动与保护电路、逆变器主回路及其他外围电路构成的多重逆变器系统解决方案。实验结果表明，此方案系统结构简单、可行，很好完成上述多重逆变器的PWM控制算法。关键词：电压型多重逆变器，PWM，同步式调制方式，MATLAB建模，FPGAPWMCONTRoLMUI。TI·LEVELINVERTERBASEDoNFPGAABSTRACTInverterhastakenaveryimportantroleinautomobilecontrolsystems，inductionmotorspe

4、edcontrolsystems，powerconvertersandpowercontrolsystems；andhigh-performanceinvertersarewidelyneededinthesesystems．controlmulti-levelinvertercallmeetsuchrequirementssuchashigh-voltage，variableamplitude，variablephase，variablefrequencyandlowharmonic．themulti—levelpowerconversi

5、ontechnologyisattractiveforhi曲voltageorlowharmonicsapplications。臌thedevelopmentofpowersemiconductorandintegratedcircuitstechnologiesinrecentyears．thecontrolofmulti—levelinverterhasturnedintoreality．Basedonthemulti-levelinvertertheoryandtheinvertertheory,thispaperdevelopsas

6、olutiondesignofvoltage-typepWMcontrolmulti—levelinvertertomeetthesystemrequirements．APulse-Width-Modulation(PWM)controlalgorithmmodeliscreatedanddiscussedfirstly．Itcancomplementafrequency，phaseandamplitudevariablemulti．1evelinverter’ScontrolsysteIlLincludingprotectionandal

7、annindicationinaccident。WeconducttheSimulationbyMatlab／Simulinkandanalyzethesimulationresults．Thentheauthorgivesoutasolutionplanforthemulti．1evelinvertercontrolalgorithmbasedonFieldProgrammableGateArray(FPGA),whichdiffersfromthepresentcontrolsystemsusingDSPorASICtogenerate

8、PwMcontrolsignals．Andawholemulti—levelinvertersystemisdiscussedindetailwhichincludeFPGA，A