基于FPGA的CPS-SPWM脉冲生成方法.doc
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1、基于FPGA的CPS-SPWM脉冲生成方法CPS-SPWM技术由于具有等效开关频率高、输出电压谐波含量小、信号传输带宽较宽及控制方法简单等优良特性而被广泛应用在级联H桥多电平变流器中。较典型的SPWM实现方法主要分为两类:自然采样法和规则采样法,而规则采样法通常存在对称规则采样和不对称规则采样两种方法。文献提出基于不对称规则采样法的GPS-SPWM实现方法,其结论为:相对于规则采样法,采样点和计算量增加了一倍;但变流器输出电压谐波含量却大为减少,波形的不对称性也有所改善。在此阐述了级联H桥多电平变流器的CPS-PWM脉冲生成时序。在此基础上,提出一种应用于级联H桥多电平变流器,基于不对称规则采
2、样的CPS-SPWM触发脉冲的快速、精确的生成方法。介绍了基于FPGA的级联H桥多电平变流器的CPS-PWM触发脉冲快速生成的实现方法。2 CPS-SPWM触发脉冲的生成时序级联H桥型多电平变流器的单相主电路结构如图1所示,为分析方便,取级联单元数N=5。元左、右桥臂上、下IGBT开关器件;ux为各单元交流侧输出电压;u为级联装置单相输出总电压;Udc为各单元直流侧电压。装置采用基于CPS-SPWM的单极性开关调制方法,各单元载波urx相互错开时间Ts=Tc(2N),其中Tc为载波周期。各单元的脉冲生成时序如图2所示。urx的相位与urx-相差180,分别用来形成功率单元x的VTx1和VTx4
3、的触发脉冲;us为SPWM调制波。如图所示,在tn时刻(n=1,10;Ts为一个采样周期,tk+1-tk=Ts)采样调制波us,根据不同的采样方法,依次生成SPWM触发脉冲Px1,Px4,分别对应触发VTx1和VTx4;VTx2,VTx3的触发脉冲Px2,Px3分别与Px1,Px4相反,实际应用中加死区延时。实际应用中,载波并不以具体波形存在,而代之以双向计数器。这里定义计数器Tx1和Tx4分别对应载波urx和urx-;另设Tx1CMP和Tx4CMP分别为Tx1和Tx4的比较寄存器。3 CPS-SPWM触发脉冲快速生成原理不对称规则采样方法是指在一个载波周期中的峰、谷各采样一次调制波,如图3所
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