基于DSP+FPGA的多电平逆变器数字控制技术研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文基于DSP+FPGA的多电平逆变器数字控制技术研究学位申请人：刘源康学科专业：电气工程指导教师：胡文华副教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通

2、大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________本文受国家自然科学基金项目资助—基于多次采样数字控制技术的大

3、容量中频逆变电源及相关技术研究（51567009）本文受江西省教育厅一般项目资助—基于工作于线性放大区电力电子器件的逆变电源技术研究（GJJ160492）摘要基于DSP+FPGA的多电平逆变器数字控制技术研究摘要大容量中频400Hz逆变器在航空航海领域有着重要的应用价值，由于其输出电压低，输出电流大，传统逆变器拓扑结构不能满足设计要求；DSP片上资源有限，三相多路驱动脉冲的生成需要DSP结合I/O资源更为丰富的现场可编程门阵列（FieldProgrammableGateArray,FPGA）加以实现；低开关频率下传统SPWM方法的数字控制延时对系统性能影响很大，需对其进行改进。本文针对大

4、容量中频逆变电路数字控制技术中上述三方面问题进行了研究。首先对比多电平逆变器的几种传统拓扑结构的优缺点，以级联H桥型（CascadedH-bridge，CHB）拓扑结构作为研究对象，分析了载波移幅调制策略与载波移相调制策略的工作原理，对两种调制策略的输出波形与谐波特性在三相七电平CHB的SIMULINK仿真模型上做出分析验证。在仿真工作基础上，研究了级联H桥型多电平逆变电路驱动脉冲生成方法，采用DSP结合FPGA实现。选用TI公司TMS320F28335型DSP与Altera公司EP3C5E144C8N型FPGA，搭建了DSP+FPGA实验平台，研究了DSP与FPGA通过外部接口XINT

5、F（ExternalInterface）通信的具体方法，最后设计了DSP+FPGA驱动脉冲生成系统，可以生成三相36路驱动脉冲。该系统包括地址译码、数据寄存、载波计数、数值比较等环节，由DSP负责采样计算功能，FPGA负责驱动脉冲生成功能。最终设计实验验证了这种PWM驱动脉冲生成方案的可行性。延时对中频逆变器的性能有很大影响，本文详细分析了对称规则采样法、不对称规则采样法、多次采样立即更新方法的工作原理及数字控制延时。在DSP+FPGA平台上设计实验，对同一正弦调制波应用三种方法采样，将得到的SPWM波与正弦调制波相位进行比较，证明了多次采样立即更新方法延时特性最好，适用于大容量中频逆变

6、器数字控制。关键词：级联H桥多电平逆变器，FPGA，载波移相，载波移幅，多次采样立即更新IAbstractPWMGENERATIONOFCASCADEDH-BRIDGEMULTILEVELINVERTERBASEDONDSPANDFPGAABSTRACTThehigh-powermediumfrequency400Hzinverterhasimportantapplicationvalueinthefieldofaviationandnavigation.Duetoitslowoutputvoltageandlargeoutputcurrent,thetraditionalinverte

7、rtopologycannotmeetthedesignrequirements.SincetheresourcesonDSPchiparelimited,thegenerationofthree-phasemultiplechannelsofdrivepulserequiresaFieldProgrammableGateArray(FPGA)whichisofmoreinputoroutputresources.Thedigita