基于TMS320F2812的载波移相PWM发生器的设计

适用于单元级联型多电平电路的载波移相PWM调制方法,其实现的关键在于如何实时产生多路移相PWM控制信号。研制了基于TMS320F2812的PWM脉冲发生器,通过事件管理器硬件实现与CPU软件实现相结合,在DSP的各个GPIO复用管脚输出多路移相PWM波形。基于该脉冲发生器,完成了单相级联七电平逆变器的载波移相实验。实验结果表明,该脉冲发生器简化了多电平硬件电路的设计,算法程序简洁,实时性强,易于扩展。     

多电平逆变器通用组合拓扑结构及调制策略的研究

以多单元串联型逆变器拓扑结构为基础,提出了一种多电平逆变器通用组合拓扑结构的构成原则,对多电平逆变器拓扑结构的研究进行了统一.根据该通用拓扑结构所提供的自由度,构造出了几种新型的组合拓扑结构.同时,基于传统的应用于多电平逆变器的多载波SPWM调制策略,提出了对应于组合拓扑结构的组合调制策略.仿真结果验证了组合拓扑结构及组合调制策略的有效性,为多电平逆变器组合拓扑结构的实际应用奠定了基础.     

串联型H桥级联多电平电压扰动发生器

提出了一种串联型H桥级联多电平电压质量扰动发生器主电路拓扑,由低频级联H桥和高频H桥模块构成。该拓扑是一种混合串联型结构,系统电源提供大部分基波功率,低频H桥逆变器只输出基波和低频波动闪变波形,高频模块输出所有谐波电压波形,从而实现电压扰动解耦控制,保证电压扰动的精度和响应速度。利用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现级联H桥逆变器的载波移相控制,同时完成对谐波模块的独立控制。制作了一套单相低压实验样机进行实验分析,实验结果表明主电路拓扑及控制策略能够良好地实现可控电压质量扰动发生。     

大功率级联变频器中多路SPWM发生器的实现

采用载波相移SPWM技术原理,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的多路PWM脉冲发生器.该脉冲发生器应用于一个电压级联型变频器,可提供96路PWM脉冲输出,解决了级联变频器多路脉冲同步触发的问题.通过实验证明,FPGA输出的PWM脉冲送入级联变频器模块,输出的电压波形正弦度好,电平阶数符合设计,且修改参数简单,有效...     

基于多电平逆变器通用组合拓扑结构的调制策略研究

以级联型多电平逆变器拓扑结构为基础,提出了一种多电平逆变器通用组合拓扑结构的构成原则,对多电平逆变器拓扑结构的研究进行了统一.根据该通用拓扑结构所提供的自由度,构造出了几种新型的组合拓扑结构.同时,基于传统的应用于多电平逆变器的多载波SPWM调制策略,提出了对应于组合拓扑结构的组合调制策略,根据所提出的组合调制策略,很自然地产生了一种基于移相理论的SVPWM.仿真及实验结果验证了组合拓扑结构及组合调制策略的有效性,为多电平逆变器组合拓扑结构的实际应用奠定了基础.     

多载波水平移相PWM调制策略的谐波分析

多电平逆变器由于输出容量大、输出电压谐波含量小等优点,在中高压应用领域得到了广泛的应用,同时,调制策略的优劣严重影响着多电平逆变器的性能。基于双边傅立叶变换,提出了一种多载波水平移相调制策略谐波分析方法,得出了输出电压谐波的解析表达式,从理论上论述了水平移相调制策略谐波消除的根本原因。在此基础上,以优化谐波为目的,针对多单元H桥串联型多电平逆变器,推导了一种二重化与载波水平移相相结合的PWM（Pulse Width Modulation）调制策略谐波表达式,详细分析了其谐波分布特性,概括出采用模块化的多电平拓扑结构谐波消除的一般原则。最后,以DSP与CPLD为基础,搭建了一套多单元串联型逆变器数字化实验系统。仿真与实验结果对所采用的谐波分析方法及水平移相PWM调制策略的特性进行了验证。     

级联型多电平逆变器的改进PWM控制方法

级联型多电平逆变器由于其显著特点,受到了电力电子技术人员的广泛关注。通过对级联型多电平逆变器几种典型控制方法的分析比较,提出了一种改进多载波脉宽调制（PWM）控制方法。该方法通过改变载波的幅值,使级联逆变器的各个逆变单元开关规律相同,并使所有的开关器件的损耗一致,有利于保证逆变单元使用寿命的一致和提高整个装置的可靠运行性能。研制了一套串联2单元5电平逆变器,采用现场可编程门阵列（FPGA）器件实现了所提出的控制方法,控制精度高、抗干扰能力强。实验结果证明了该方法的可行性。     

级联型多电平逆变器的改进PWM控制方法

级联型多电平逆变器由于其显著特点，受到了电力电子技术人员的广泛关注。通过对级联型多电平逆变器几种典型控制方法的分析比较，提出了一种改进多载波脉宽调制（PWM）控制方法。该方法通过改变载波的幅值，使级联逆变器的各个逆变单元开关规律相同，并使所有的开关器件的损耗一致，有利于保证逆变单元使用寿命的一致和提高整个装置的可靠运行性能。研制了一套串联2单元5电平逆变器，采用现场可编程门阵列（FPGA）器件实现了所提出的控制方法，控制精度高、抗干扰能力强。实验结果证明了该方法的可行性。     

级联型H桥多电平逆变器FPGA驱动脉冲系统设计

针对级联型H桥多电平逆变器的多模块化结构及在实际工程中存在调制特殊性的问题,此处以现场可编程门阵列(FPGA)为核心,利用FPGA的高速并行特点,实现载波移相调制输出。针对各功率单元与主控板间驱动信号数量庞大、存在电磁干扰等问题,提出一种对各路驱动信号进行频率编解码的光纤通信方法,提高了信号间传递的精度和稳定性,同时使用光纤传输,可有效解决低压与高压隔离的问题。最后搭建了基于数字信号处理器(DSP)和FPGA的级联型H桥多电平逆变器实验平台,实验结果验证了上述设计的正确性和可行性。     

一种非对称多电平逆变器的研究

在级联式拓扑结构的基础上,提出了一种非对称多电平逆变器,该逆变器的每个单元采用将1个二电平逆变器和几个三电平H桥串联组成,控制系统由DSP和FPGA组成.详细描述了该逆变器的拓扑结构及控制思想.该逆变器具有结构简单,输出谐波小,精度高等优点.最后通过实验验证了该逆变器的实际运行效果.     

基于FPGA的载波相移级联H桥多电平变流器

大功率电力电子变流装置得到了越来越深入的研究,在大容量电机驱动、交直流电力传输等场合的应用范围也越来越广泛.在大功率电力电子变流装置的实现上,一个重要的问题就是大功率器件的工作频率较低,无法应用PWM技术等优秀的调制技术.提出基于FPGA的多路PWM波形发生器,介绍其原理与设计,并应用于级联型多电平变频器控制系统,最后通过仿真和实验验证了对基于载波相移技术的级联多电平变流器数字控制的可行性;通过输出波形频谱分析,验证了载波相移SPWM是通过低频谐波的相互抵消来提高等效开关频率,而不是简单地将谐波向高次推移.     

基于FPGA的级联型逆变器的脉冲发生器的实现

设计并实现了基于FPGA的PWM脉冲发生器,该脉冲发生器接收由DSP根据载波移相空间矢量PWM算法计算出的占空比数据,并和多路移相载波进行实时比较,从而产生多路PWM脉冲,该脉冲发生器可以独立于DSP运行。在脉冲发生器的设计中还嵌入了串口接收器模块,接收并解析功率单元的状态及故障信息,返回给DSP读取,大大减轻了DSP处理功率单元信息的任务。最后的实验结果表明基于FPGA的脉冲发生器的设计方案不仅简化了电路的设计,提高了系统的可靠性,而且解决了各个功率单元脉冲触发同步性的问题。     

基于双DSP和FPGA的行波超声波电动机测控系统

根据对行波超声波电动机(TUSM)测试和高精度控制的要求,设计了基于双DSP和FPGA的超声波电动机高性能测试控制平台.其中控制核心采用了双DSP结构,可以在对行波超声波电动机进行控制的同时,将必要的参数读取出来进行分析和研究;采用现场可编程门阵列(FPGA)的直接数字频率合成(DDS)电路来产生控制开关管导通关断的两相四路高精度PWM波,减轻了DSP的负担.驱动部分采用全桥电路对信号进行功率放大.该系统的优点在于实时性好、精度高、功能完备.最后以直径为60 mm的行波超声波电动机为例,测试分析了驱动频率、电压以及相位差等调节量对电机输出的影响,验证了该系统的性能.     

基于FPGA的大功率IGBT驱动触发系统设计

针对多重化电容储能型脉冲系统的需求,设计了一种基于现场可编程门阵列FPGA（Field Programmable Gate Array）的大功率IG-BT（Insulated Gate Bipolar Transistor）驱动触发系统,介绍了其设计思想和实现电路。该系统可实现远程控制或本地控制,能够产生多路频率、脉宽和延时独立可调的脉冲信号,并在此基础上与常用大功率IGBT驱动芯片2SD315A配合进行了触发实验,用于驱动3300V/1200A大功率IGBT。实验结果表明该触发系统具有良好的可调性,可满足脉冲系统中IGBT对触发信号的要求,能有效提高脉冲系统的可控性。     

一种基于PWM原理的多路信号发生器

在电能质量分析研究和电力电子实验中经常会遇到需要多路信号源的情况,但目前市场上绝大部分的信号发生器只有单路或双路输出。提出了一种利用PWM原理实现多路信号发生器的方法,利用调制的方法产生所需波形的PWM脉冲,产生的脉冲信号可以经过滤波,得到所需线性波形,作为采样电路的信号源,也可以直接输出,用来驱动功率放大电路,产生大功率信号。以TMS320F2812 DSP为平台实现了该信号发生器,可同时输出10路独立信号。基于Labview开发了管理软件,通过USB口与信号发生器通信。实验验证,该信号发生器产生的线性信号总谐波畸变率较低,符合要求,频率、幅值及相位差的调节范围和调节精度满足实验要求。     

二极管钳位型级联多电平逆变器新型SPWM研究

针对目前级联型多电平逆变器正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)数字化实现问题,分析常规载波调制SPWM算法的工作原理,提出了一种基于脉冲编码与轮换的多电平SPWM调制策略。通过对正弦调制波的提取变换,进行单载波"量化"调制,并采用脉冲编码与轮换控制技术,对"量化"后的信号进行脉冲编码和脉冲轮换,均衡各逆变单元的输出电压与输出功率,以及单元内部电容电压。仿真结果表明,与同相层叠载波SPWM调制策略相比,该调制具有更好的控制效果和更小的计算量;另外,控制算法的消耗资源对比分析表明,所提的控制算法较常规的SPWM算法更节省硬件资源。     

基于CPLD的级联型多电平变流器

提出基于CPLD的多路PWM波形发生器,介绍其原理与设计,并应用于级联型多电平变流器控制系统,最后通过仿真和实验验证。     

悬浮电容混合级联式多电平逆变器的研究

在传统的级联式多电平变换器的基础上提出了一种混合主从级联式变换器。该变换器由一个传统的非对称三电平H桥和一个对称的H桥级联构成。非对称H桥作为主变流单元由直流电源直接供电;而对称的H桥作为从变流单元由一个悬浮电容提供能量。与传统的级联多电平变流器相比,在输出相同电平的情况下需要较少的器件。文中详细分析了该拓扑的工作原理和悬浮电容电压平衡的方法,并在Matlab/Simulink中进行了仿真分析。最后制作了一台实验装置,并通过现场可编程门阵列FPGA（field programmable gate array）对该实验装置实现了实时控制,通过仿真和实验结果的对比,验证了理论分析的正确性。     

基于DSP/FPGA的级联型固态变压器控制研究

级联型固态变压器是构建能源互联网的核心设备。然而单一控制器不能满足级联型固态变压器快速控制和各开关器件PWM脉冲信号数量的要求。对此根据级联型固态变压器的基本工作原理,采用了基于DSP与FPGA的协同控制器。该协同控制器通过高性能DSP实现控制算法的快速准确计算,并使用SPI通信总线发送PWM调制信号数据至FPGA。同时利用FPGA的并行机理,更好地实现了基于载波相移技术的PWM调制,而FPGA丰富的端口也满足PWM脉冲信号的数量要求。最后在380 V/2 k W两级级联H桥固态变压器样机上进行了实验。结果表明,所采用协同控制器,既可增加PWM脉冲信号数量,也能够自主适配级联级数,实现对整个系统的综合控制,具有较好的可行性和有效性。