基于DSP 和CPLD 的三电平逆变器SVPWM 算法的实现

0 引言

近年来，多电平逆变器在高压大功率变频调速场合的应用越来越受到人们的重视。相对于传统的两电平逆变器，多电平逆变器具有每个功率器件的电压应力低、在相同的开关频率下输出波形低次谐波含量少等优点。目前所见到的多电平逆变器，按主电路拓扑结构来分，主要有三类基本的拓扑结构：二极管箝位型、飞跨电容型和级联型[1]。其中二极管箝位型，也称中性点箝位型(NeutralPoint Clamped，NPC)三电平逆变器以其结构简单、所用开关器件少，易于控制等优点成为研究的热点之一。

NPC三电平逆变器的控制方法主要有正弦载波PWM(SPWM)和空间电压矢量PWM(SVPWM)。

SVPWM以其直流电压利用率高，易于数字化实现而得到广泛的应用。

目前，科研工作者对NPC 三电平逆变器的SVPWM算法提出了很多实现方案。但大多采用单个DSP 来完成整个控制算法，使得DSP的程序复杂和混乱，同时由于三电平逆变器需要12 路PWM信号，而DSP的两个事件管理器不能做到完全同步，导致同相的功率器件不能完全同步触发，对逆变器的性能造成严重影响，并且受DSP 的PWM 信号数目的限制，不能扩展到更多电平的逆变器控制[2]。因此本文提出一种基于DSP 和复杂可编程逻辑器件CPLD(Complicated ProgrammedLogic Device)的实验平台，该平台采用DSP 完成SVPWM算法中的主要数据处理和外部控制功能，利用CPLD实现逆变器PWM 波形的发生。

1 三电平逆变器的SVPWM 算法

1.1 三电平逆变器的工作原理

NPC 三电平逆变器的主电路拓扑结构如图1所示。

1.2 SVPWM调制算法

一般而言，三电平逆变器的SVPWM 调制算法主要分为以下三个步骤。

1.2.1 确定空间电压矢量所在扇区

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