七电平级联逆变器的研究及载波移相实现

摘要

随着大功率可关断元件与微处理芯片的不断发展，大功率电力电子逆变器得到了越来越多的应用。采用多电平技术可以把电压型逆变器的容量做的越来越大而且高性能越来越高，深入研究和开发多电平逆变器拓扑结构和调制方法，具有十分重要的实用价值。将DSP2812芯片使用在H桥级联逆变器中即使系统的硬件结构得到了简化，而且提升整体性能和实现系统的最优控制。
　　 本文在介绍了三种常见的多电平逆变器的拓扑结构和PWM控制策略后，通过仿真和研究分析采用载波移相和不规则采样法来生成PWM脉冲。由于三相七电平逆变器，需要36路PwM，DSP2812是无法满足其要求的，所以提出了DSP+FPGA的结构来解决，DSP作为主控芯片，FPGA负责PWM波的拓展。DSP负责计算采样周期，把周期值送给FPGA。FPGA经过数据锁存，移相和加死区时间生成36路PwM触发脉冲信号。这个结构使得硬件设计更加简单和逆变器的稳定性增强，而且又可确保整个逆变器的开关管的PWM同步。
　　 硬件部分包括了，电源模块，信号调理模块，IGBT驱动模块，DSP模块，和FPGA模块。软件是在CCS3.3和QuartusⅡ的环境下使用C语言和Verilog编写的。

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摘要

第一章 绪论

1．1 多电平逆变器产生背景

1．2 多电平逆变器的概况

1．2．1 二极管箝位型多电平逆变器

1．2．2 飞跨电容型多电平逆变器

1．2．3 级联多电平逆变器

1．2．4 三种多电平的比较

1．3 本文所做工作

第二章 级联H桥工作原理

2．1 单个H桥工作原理

2．2 多个级联H桥拓扑结构的数学模型

本章小结

第三章 多电平逆变器PWM的调制方法

3．1 载波PWM技术

3．1．1．消谐波·PWM方法(SHPWM)

3．1．2 开关频率优化PWM方法(SFOPWM)

3．1．3 载波带频率变化的PWM方法

3．1．4．混合载波PWM方法

3．1．5．载波移相PWM方法

3．2 级联H桥空间矢量PWM技术

3．3 载波SPWM的控制算法

3．2．1 自然采样法

3．3．2 对称规则采样法

3．3．3 不对称规则采样法

3．3．4 三种控制算法的比较

3．4 载波移相的仿真研究

3．4．1 双极性SPWM的自然采样matlab仿真

3．4．2 双极性载波移相的matlab仿真

3．4．3 单极倍频CPS-SPWM的matlab仿真

第四章 级联H桥七电平逆变器载波移相的实现

4．1 不对称采样法在TMS320F2812的实现

4．2 TMS320F2812的介绍和管脚分配

4．3 TMS320F2812 DSP软件系统设计

4．5 FPGA实现载波移相

4．5．1 FPGA的介绍‘

4．5．2 硬件描述语言Verilog HDL的简介

4．5．3 子模块

4．5．4 子模块的综合产生36路PWM波

第五章 硬件电路设计

5．1 TMS320F2812的最小系统设计

5．1．1 2812的时钟电路

5．1．2 JTAG电路

5．1．3 电源模块

5．1．4 外部存储电路

5．1．5 I／O口电路

5．2 H桥的电路设计

5．2．1 IGBT驱动电路

RS485电路

第六章 总结

致谢

参考文献