1FPGA实现三电平逆变器的高性能数字化SPWM控制刘健，尹项根，张哲，熊卿（华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉430074）摘要：本文通过对三电平逆变器拓扑结构及其脉宽调制技术的研究，设计了基于可编程逻辑门阵列（FiledProgrammableGateArray，FPGA）技术的高性能数字化正弦脉宽调制（SinusoidalPulseWidthModulation，SPWM）控制器。对FPGA芯片进行软件编程即可实现多路高精度脉宽控制信号的发生及其开关频率、死区时间、最小脉冲宽度等参数的设定。该控制器与数字信号处理器（DigitalSignalProcessor，DSP）相配合能够完成对三电平逆变桥路输出电气量频率、幅值和相位的灵活控制。文章最后的仿真与试验结果证实了该方法的可行性。关键词：FPGA；三电平逆变器；SPWM0引言脉宽调制（Pulse-WidthModulation，PWM）技术一直以来都是电力电子技术中一个重要的研究内容。随着微机技术的不断进步，尤其是高性能数字信号处理器（DigitalSignalProcessor，DSP)、大规模集成（LargeScaleIntegrated，LSI）电路以及特定用途集成（ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC）电路的出现，使得调制策略的实现方法逐渐向高频化、集成化和数字化的方向发展。目前脉宽调制的实现方法主要包括以下三种：1）利用微处理器配合模拟电路实现；2）利用集成PWM发生模块的专用芯片实现；3）利用微处理器配合ASIC（或LSI）电路实现。利用模拟电路实现PWM输出的系统具有较快的动态响应速度，但是电路结构复杂，实现功能有限，并且控制精度受环境温度和器件参数影响较大，电路的更改也比较困难。专用芯片实现PWM输出的主要优点是系统构成简单，集成度和灵活性较高，目前能够实现该功能的芯片主要有Inter公司的80C196MC，TI公司的TMS320C240，AD公司的ADMC401等。但是就目前各大公司生产的PWM专用芯片而言，其应用范围主要还是集中在两电平三相逆变器的控制。虽然通过扩展外部硬件电路或开放芯片额外端口能够获得更多的PWM输出信号，完成针对三电平逆变器的或者其他复杂形式逆变器的控制，但是其应用范围和灵活性仍然受到较大的限制。此外，在一些复杂程度高，计算量大的场合，要求控制系统除了实现PWM信号的输出之外，还需要完成上层控制算法的计算、各种数据的采集和处理、信号的接收和发送等诸多功能。这时专用DSP芯片的计算速度、存储资源已经不能完全满足设计要求，有些系统[1]为了解决以上问题采用了双DSP结构。但是需要指出的是，DSP芯片都是通过执行事先编...
