基于DSP和FPGA的三電平逆變器快速控制方法

FPGA的功能如圖4所示。這些功能在FPGA硬件平臺(tái)上都可以通過(guò)簡(jiǎn)單的編程快速實(shí)現(xiàn)。尤其是FPGA編程具有很多的優(yōu)勢(shì)：工作可靠、編程簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、工作頻率高、程序運(yùn)行時(shí)問(wèn)短、占用資源少等。

3 仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

本研究在三電平變換器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，裝置的并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)波形如圖5所示，分別為并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)的相電壓波形和相電流波形，電壓波形THD=2.449% ，電流波形THD=3.439% 。從圖5中可以看出，三電平實(shí)驗(yàn)波形的THD較小，極大地改善了電網(wǎng)質(zhì)量。同時(shí)采用“DSP+FPGA”結(jié)合的方法，提高了資源的利用率，可以節(jié)省更多的DSP資源來(lái)進(jìn)行并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)的控制。在本研究三電平逆變器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)中DSP板采用Texas Instruments 320I F2407最小系統(tǒng)板，作為并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)的核心控制資源，F(xiàn)PGA板選用Xilinx Spartan 3E開發(fā)板做為輔助功能，以提高DSP的資源利用率。

同時(shí)，本研究通過(guò)Matlab軟件仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比來(lái)驗(yàn)證該控制策略的可行性以及準(zhǔn)確性。驅(qū)動(dòng)信號(hào)和線電壓波形的仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6 圖7所示。

通過(guò)對(duì)上述圖6、圖7中所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和線電壓波形的仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果做比較后，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和軟件仿真是一致的，同時(shí)驗(yàn)證了該控制方法的正確性。圖6中，波形采樣點(diǎn)是n，b兩相的驅(qū)動(dòng)波形。圖7中，波形中采樣點(diǎn)分別是濾波前的線電壓波形和濾波后的線電壓波形。

4 結(jié)束語(yǔ)

本研究所實(shí)現(xiàn)的是DSP和FPGA的三電平變換器并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中所采用的空間矢量控制方法簡(jiǎn)單易行，不但相應(yīng)地最大化利用了軟件資源，而且控制方法快速可靠。研究結(jié)果表明，這種控制方法適合于任意電平的控制，可節(jié)省大量資源，并可以實(shí)現(xiàn)更多功能。