基于fpga的空间矢量脉宽调制发生器的设计

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1、国内图书分类号：TM464国际图书分类号：621.38工学硕士学位论文基于FPGA的空间矢量脉宽调制发生器的设计硕士研究生：王莹导师：王煜教授副导师：莫启良高工黎淑芬高工徐敬生高工申请学位：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2007年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM464U.D.C:621.38DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringFPGABasedSpaceVectorPWMPatternGeneratorCandidate:Supervisor:C

2、o-Supervisor:AcademicDegreeAppliedfor:Specialty:Affiliation:DateofDefence:Degree-Conferring-Institution:YingWangProf.YuWangEricMokWinnieLaiWilsonTsuiMasterofEngineeringControlScienceandEngineeringShenzhenGraduateSchoolDecember,2007HarbinInstituteofTechnology摘要空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制技术通过逆变器空间电压矢量的

3、切换获得准圆形旋转磁场，能够在不高的开关频率条件下，使交流电动机获得较正弦波脉宽调制(SPWM)更好的性能。将这个技术应用于逆变器控制系统，能够获得比常规六阶梯波形更好的输出电压波形，而且直流电压利用率提高了不小于15%，在相同的波形品质条件下开关损耗平均降低约30%，具有更好的动态性能。所以，SVPWM控制技术已经成为变频调速领域的一个热点问题。本文首先阐述了SVPWM的原理，探讨了空间电压矢量脉宽调制技术，并根据零矢量插入位置的不同论述了SVPWM脉宽调制方式的特点。熟悉FPGA的设计流程和VHDL软件编程语言后，通过比较确定了逆变器开关顺序合成空间电压矢量，并按照这种电压

4、矢量合成方法自顶向下地设计SVPWM信号发生器IP核。该IP核被分为分频器模块、脉宽调制命令生成模块、基本电压矢量作用时间计算模块、过调制控制模块、SVPWM信号发生模块和死区延迟模块六个子模块。其中基本电压矢量作用时间计算模块、过调制控制模块和SVPWM信号发生模块分别实现基本电压矢量作用时间的计算、时间数据的重构和时间信号向脉冲控制信号的转化，是系统的核心模块。通过插入死区延迟时间有效地防止逆变器桥臂短路事故的发生。该项目建立了各模块及整个系统的仿真模型，通过工作仿真波形证明本设计能够按照SVPWM方式有效地控制逆变器桥臂开关，为基于FPGA的空间矢量脉宽调制发生器在大规模

5、电子电力设备领域的应用研究提出了可借鉴的思路在本文中，我们首先将介绍这种神经网络PID控制算法，包括用于计算网络输出的前向算法，用于调整连接权重值的误差反向传播学习算法和修正后的误差反传算法。并对采用该控制器的系统进行稳定性分析，给出了神经网络连接权重初值的选取方法和连接权重取初值时的等价系统。关键词FPGA；空间电压矢量脉宽调制；过调制；死区ABSTRACTSpacevectorspulsewidthmodulation(SVPWM)utilizestheswitchingoftheinverter'sspacevoltagevectortogetquasi-circlema

6、gneticfield,sothemodulationcanmakethealternatingcurrentmachineobtainbetterperformancethansinepulsewidthmodulation(SPWM)underarelativelowerfrequency.ApplyingtheSVPWMcontroltechnologytotheinvertercontrolsystemwillobtainbettervoltageoutputwaveformsthannormalsix-stepmode.Theavailabilityofvoltsd.

7、c.maybeincreasedbynolessthan15%,theswitchinglossmaybereducedby30%onaverageunderthesamewaveformconditions,andthedynamicperformanceisbetter.Thereforethetechnologyhasbecomeahotspotissue.ThethesisfirstclarifiestheSVPWMtheoryanddiscussestheSVPWMtechniqu