DSP、FPGA在IGBT模块数字控制中的应用.pdf

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1、中国电工技术学会电力电子孕会第七次全国学术会议DSP,FPGA在IGBT模块数字控制中的应用西北工业大学卢刚随着IGBT模块广泛应用于电机伺服/调速、变校验、光电隔离、电流环等数字通信技术。频电源等场合，关于IGBT模块控制方法的研究也日10.可进行故障自诊断、显示。益深人展开，由于IGBT工作于开关方式，特别适合当然，目前高档数字控制器与模拟控制器相比成于数字控制、驭动，即便是模拟PID闭环，也必须将最本略高，这一方面由于数字控制芯片FPGA,DSP价终的控制翰出转化为数字电平。因此，在IGBT的控格较高，另一方面研究阶段难以确定控

2、制策略及所需制中采用数字控制技术明显优于模拟控制技术。本资源，一般选择芯片及资派均留有较大余f有关。随文根据实际开发IGBT模块数字控制器的体会，对若技术的发展,FPGA,DSP等数字控制芯片价格必将DSP,FPGA这两类高能数字控制芯片应用与IGBT下降，对数字控制技术研究的深人也将使芯片选择更模块控制的情况展开讨论。准确。数字控制器的另一个缺点是存在上电程序加载时间，必须解决强电与控制电的上电顺序问题，保1数字控制的优缺点证在控翻器上电并完成程序加载后才给IGBT模块上强电。在IGBT模块使用中，除注意最高耐压、最大电流、最高开关

3、频率、尖峰吸收外，还要特别注意最小关2FPGA用于IGBT控制断时间、开通时间、半桥电路的死区时间，因为IGBT可靠开通或关断都需要一定的时间，若IGBT开通短FPGA(FieldProgrammableGatesArray，现场可于最小开通时间又关断或关断短于最小关断时间又编程门阵列)与CPLD(ComplexPzogranunableLogic开通，由于尚未完成开关状态转换，IGBT工作于放大Device,复杂可编程逻辑器件)都是可编程逻辑器件，区城，长时间工作在这种状态将使IGBT的开关损耗它们是在PAL,GAL等逻辑器件的基础

4、上发展起来急剧增大，易导致过热失效;对于半桥电路，若上管的。同以往的PAL,GAL等相比较，FPGA/CPLD的(或下管)尚未可靠关断就开通下管(上管)，将导致半规模比较大，适合于时序、组合等逻辑电路应用场合，桥电路直通，过电流失效。它可以替代几十甚至上百块通用IC芯片，这种芯片数字控制器与模拟控制器相比较，具有可靠性具有可重复编程的特点，由于芯片内部硬件连接关系高、参数调整方便、更改控制策略灵活、控制精度高、的描述可以存放在磁盘、ROM,PROM或EPROM对环境因素不敏感等一系列优点，在用于IGBT模块中，因而在可编程门阵列芯片及

5、其他电路保持不变的控制时，具有下列独特优点:情况下，换一块EPROM芯片，就能实现一种新的功1.可严格控制最小开通、最小关断时间。能。经过几十年的发展，许多公司都开发了多种类型2.可严格控制死区时间。的可编程逻辑器件，如Xilinx公司的FPGA器件系列3.对于码盘、位置传感器、同步信号一类数字轴和Altera公司的CPLD器件系列，由于笔者实际使用人、反馈信号，可直接使用无须变换。的是Alters公司的CPLD器件，因此下面的叙述将以4.可以非常简单地实现SPWM控制。Altera公司的CPII〕器件和MAX十PLUSH软件为5.可

6、将整个控制系统划分为若于个不同的工作基础。状态，针对不同的状态施加不同的控制策略。Alters公司的CPLD器件可分为FLEX系列、6.借助于电流传感器、比较器，可实现限流保MAX系列、Classic系列，F以沃系列为片内SRAM工护，限流关断达到恒转矩控制。艺，擂要片外专用EPROM或在线进行配It，上电加7.可进行时序滤波，进一步提高抗干扰能力。载时间约100毫秒，必须专门解决系统中的上电顺序8.多个数字芯片可相互监视、互为看门狗。问题，但其逻辑单元结构为查找表结构，因此可用门9强干扰环境、远距离控制可方便地采用奇偶数较多，能实现

7、很复杂的逻辑编程;M气X系列、Clas-427中国电二技术学会电力电于李会第七次全国学术会议SIC系列为片内EPROM工艺，无须专门考虑系统上多的。通过计数器还可以实现PWM拉制，此时计数电顺序问题，但每片CPLD仅保证重复编程100次，器循环计数，滋出清零，若计数值小于设定值则关断系统调试一般都将超过这一界限。Atera公司的各系IGBT，否则开通IGBT;还可以分别设立开通计数器列器件均采用MAR十PLUSn软件为开发环境，和关断计数器，第二种方法在同时使用限流关断措施MAX十PLUS江支持的逻辑设计描人方法有图形输时特别有利，因

8、为开通、关断分别计数并使用对立状人、文本输人(VHDL语言、AHDL语言)和由第三方态清零，不会因为插人过流关断状态而使计数器混EDA工具生成的EDIF网表翰人等，俊用MAX十乱。利用计数器还可以完成信号的时序滤波，对于