基于CPLD的多路SPWM控制器的研制

摘要

本文在阐述并分析了单元串联中压变频器两种载波移相PWM调制方法(水平移相和垂直移相)的基础上，分析了它们的优缺点。它们虽然能输出多电平电压波形，波形接近于正弦波，且能够减少谐波污染，降低对电网和电机的冲击，但却存在各自的缺点：(1)垂直移相：当调制度较小时，单元间出力不同，还需要动态分配各功率单元的输出功率；(2)水平移相：当三角波之间的距离非常远时，采样精度大大降低，达不到要求。本文正是基于上述缺点，在着力解决水平移相和垂直移相PWM的缺点的基础上，提出了基于CPLD的矢量旋转法产生多路SPWM的理论，该方法不但继承了水平移相和垂直移相的优点，而且具有运算简便、输出波形完美，系统响应速度快、可靠性强等优点。 本文主要论述了以下几方面内容： (1)详细阐述了单元串联中压变频器两种载波移相的PWM调制方法，分析了各自的优劣，并对载波水平移相和垂直移相PWM调制进行了仿真，分析了在不同调制度下的输出波形。仿真和系统实验表明，载波水平移相和垂直水平移相PWM调制可以提高等效开关频率，使输出波形电平数增加，减小谐波，改善输出波形。但是由于有各自的缺点，所以本文提出了采用矢量旋转法解决中压变频器多路SPWM的产生方法，并给出了详细的理论分析。 (2)一种顺序查询故障的方法被引入到单元串联中压变频器系统中，文中进行了原理的阐述和全面的硬件、软件的设计。 (3)采用光纤通信，能很好的解决光电隔离，并提高了系统的抗干扰能力。在信号传输中减少了误码率，提高了信号传输的准确率。 (4)系统中采用了CPLD芯片进行系统设计，并采用了VHDL语言进行了编程。CPLD的强大功能使其能很好的把主控芯片(DSP)计算出的脉宽准确的分配到系统内部各单元控制器中，叠加出系统所需要的接近于正弦的波形，减少了谐波的污染。 最后，给出了系统仿真和实验。仿真和试验表明，本控制器软硬件设计合理，控制方法正确、可行，系统运行可靠、平稳。

目录

文摘

英文文摘

西安科技大学学位论文独创性说明及学位论文知识产权声明书

1绪论

2多路SPWM原理分析

3基于CPLD的多路SPWM的硬件设计

4系统软件设计

5实验结果及分析

6结论

致谢

参考文献

附录