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近年来,随着社会的发展和技术的进步,高压大功率变频设备的应用越来越广泛,部分设备已大量应用于工业场合。由于开关器件耐压值的限制,在高压大功率领域大多使用多个开关器件串联,这些开关器件的同步性对系统的控制提出了很高的要求,而在三电平技术中每个开关器件最多承受直流母线电压的一半,对器件的要求没有那么苛刻;相对于两电平而言,三电平变频设备具有输出电压谐波少、输出电压质量高等特点,被大量应用于高压大功率场合。因此,研究三电平技术具有重要的实际应用意义。
本文设计了基于DSP和FPGA的三电平SVPWM逆变器,将DSP的快速运算能力和FPGA并行处理数据的能力相结合,保证了PWM信号的同步性。
论文首先介绍了三电平逆变器的拓扑结构,讲述了坐标变换理论,从矢量空间的建立、参考电压矢量的形成至PWM波形的产生,分析了SVPWM算法的原理;其次根据坐标变换理论和SVPWM算法完成了基于Simulink的三电平逆变器的仿真,详细介绍了仿真的各个步骤,并通过仿真证明了算法的正确性;最后设计了以DSP和FPGA为控制核心的实验平台,详细介绍了三电平逆变器的软硬件实现方法,并做实验对原理及仿真进行了验证。结果表明,依据该算法设计的三电平逆变器具有良好的可行性,采用FPGA产生的12路PWM信号具有很好的同步性。