基于FPGA的三电平SVPWM新型算法的实现
三电平SVPWM实现原理
Sc1
C 1
+
Sa2
Sb 2
Sc 2
L c
R
a O +
Sa3
Sb3
b
Sc3
ea eb
ec
n
C 2 N
Sa 4
Sb 4
Sc 4
图 4 三相三电平变流器的开关函数模式主电路结构图
在三相三电平 VSR 拓扑结构中， 为分析方便， 首先定义单极性三值逻辑开关 函数 S x 为：
1 S x 0 1 当( S x1 , S x2 , S x3 , S x4 ) (1,1, 0, 0), 输出电压U dc / 2 当( S x1 , S x2 , S x3 , S x4 ) (0,1,1, 0), 输出电压0 当( S x1 , S x2 , S x3 , S x4 ) (0, 0,1,1), 输出电压-U dc / 2
VDa4
VTa4
VTa 4
VDa4
VDa4
N
(a)VTa1、VTa 2导通
(b)VDa 5、VTa 2导通
(c)VDa 3、VDa 4导通
图 2 三电平变流器 a 相电流流向(负载电流为正)
P
VTa1
P
Байду номын сангаасVD a1
VTa1
P
VDa1
C 1
+
VDa5
VTa2
C 1
VDa2
+
VDa5
VTa 2
VTa1
VDa1
VDa2
C 1
+
VDa5
VTa 2
VDa2
O + C 2 N
VD a6
三电平SVPWM算法研究及仿真
三电平SVPWM算法研究及仿真三电平SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是一种常见的电力电子转换技术，用于控制三相逆变器或变频器输出的电压波形。
本文将着重研究三电平SVPWM算法，并进行仿真评估。
首先，我们来介绍三电平SVPWM算法的原理。
它基于矢量控制（Vector Control）理论，通过在三相逆变器的输出电压空间矢量图上选择合适的电压矢量，以实现所需的输出电压。
1.获取输入信号：通过采样电网电压和电网电流，获取输入信号的相位和幅值。
2.电网电压矢量合成：将电网电压坐标变换到α-β坐标系，然后将三相电压矢量转换为α-β坐标系下的矢量。
3. 电机电流转换：通过坐标变换将α-β坐标系下的矢量转换为dq 坐标系下的矢量，其中d轴是电机电流的直流分量，q轴是电机电流的交流分量。
4. 电机电流控制：通过PI控制器对dq坐标系下的电机电流进行控制，以实现所需的电机电流。
5.电网电压生成：通过逆变器控制器生成电网输出电压的矢量。
6.SVM模块选择：根据电网电压矢量在α-β坐标系下的位置，选择合适的SVM模块进行控制。
7.输出PWM波形：根据选择的SVM模块，将PWM波形通过逆变器输出到电网上。
接下来，我们将进行三电平SVPWM的仿真评估。
仿真环境可以使用Matlab/Simulink或者PSCAD等软件。
首先，我们需要建立三电平逆变器的模型，包括电网电压、逆变器、电机等组成部分。
然后，编写三电平SVPWM算法的仿真程序。
在仿真程序中，通过输入电网电压和电机负载等参数，我们可以模拟电网电压和电机电流的变化情况。
然后，根据三电平SVPWM算法，计算逆变器输出的PWM波形，并将其作为输入给逆变器，从而实现对电网电压和电机电流的控制。
最后，通过仿真结果分析三电平SVPWM算法的性能，包括输出波形的失真程度、功率因数、谐波含量等。
并与传统的两电平SVPWM算法进行对比，评估其性能优势。
基于三电平逆变器的新型无扇区SVPWM优化算法
基于三电平逆变器的新型无扇区SVPWM优化算法吴承天;王鲁杨;程肖肖;郭永哲;姜肇建【摘要】空间矢量控制脉宽调制技术(SVPWM)由于其电压利用率高、谐波含量相对少、易于数字化实现等优点迅速成为近年来的研究热点.传统的三电平SVPWM 算法需要三角函数的运算,耗时.而且要先判断大扇区后判断小扇区,各种判断方法表达式也不统一.通过对基于传统的三电平SVPWM算法上进行深入的研究分析,提出120°坐标系的无扇区空间矢量调制方法.通过基本矢量的动作规律进行优化安排,避开传统三电平的大小扇区判断,动态实现每个矢量的动作安排.相比于传统的三电平空间矢量调制技术,新的算法化简了过程步骤,更易于数字实现,大大提高了运算速度.在Matlab环境下的仿真验证了结论的正确性及可行性.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2016(046)004【总页数】4页(P26-29)【关键词】空间矢量脉宽调制;120°坐标系;无扇区;动态矢量优化【作者】吴承天;王鲁杨;程肖肖;郭永哲;姜肇建【作者单位】上海电力学院电气工程学院,上海 200090;上海电力学院电气工程学院,上海 200090;国网上海市电力公司市区供电公司,上海200080;国网上海市南供电公司,上海201199;上海电力学院电气工程学院,上海 200090【正文语种】中文【中图分类】TM921传统的SVPWM逆变控制的优点在于电压利用率高，能提高15%；输出电压或电流的谐波畸变率相对较小；利用数字化控制有利于实际操作性，缺陷在于运算的复杂性。
传统的SVPWM需要大量的三角运算，耗时。
许多学者针对其缺点进行研究改进［1-8］，希望能保留和发展传统SVPWM的优势，同时改进算法上的劣势。
文献［3］通过改变扇区的划分，一定程度上简化了电压矢量作用时间上的运算；文献［6］用两电平SVPWM算法的多层叠加实现三电平SVPWM算法，虽然避开了小扇区判断并减少一定的计算量，但仍没有脱离两电平中的大扇区判断，还增加了判断矢量的平移算法。
基于FPGA的SVPWM 3相PWM逆变器控制IC
基于FPGA的SVPWM 3相PWM逆变器控制IC摘要：本文提出了一种新的空间矢量脉宽调制（SVPWM）电路的实现方法。
SVPWM控制IC采用先进的现场可编程门阵列（FPGA）技术-xilink公司生产的两种基于RAM的FPGA技术xc4003和xc4010用于SVPWM IC的设计，同时数字电流控制定子电流调节环路模块也可嵌入在此SVPWM IC内。
SVPWM IC和数字信号处理器（DSP）一起提供高性能交流驱动器的整体解决方案。
通过仿真和实验结果验证了SVPWM控制IC设计的正确性。
Ⅰ.导言在交流电机驱动器和空调系统中交流电源脉宽调制（PWM）交直流转换器有着广泛的应用。
PWM调制策略对很多转换器实现最小谐波和转换损耗具有重要的作用，特别是针对三相应用。
近年来已发展成各种调制策略、控制方案和实现技术随着微电子技术的进展，微处理器或DSPs 被广泛用于各种电源转换系统的设计和应用，尤其是在脉宽调制（PWM）逆变控制器[2]-[3]。
脉宽调制策略实施基于微处理器的硬件和软件的灵活性、精确的控制，少组件、低成本和紧凑的优点。
然而，在各种应用程序和有限制字长的影响下，对于调制策略的选择，微处理器的有限的计算能力也必须仔细考虑。
超大规模集成电路技术的快速变化已经从根本上改变了设计过程。
现代电子产品的生命周期，甚至可能比其设计周期还短。
因此，需要快速的原型制造成为了现代电子产品的设计挑战。
现场可编程门阵列（FPGA）技术的出现，使数字系统的快速原型机制造成为可能[4]。
FPGA的实现为PWM策略提供了优势，如：快速原型、简单的硬件和软件设计，更高的转换频率，并释放微处理器的计算负载。
本文提出了一种基于FPGA的PWM IC的三相电源转换器的设计和实施。
空间矢量PWM（SVPWM）的技术是通过PWM IC实现。
设计的PWM IC可用于交流电机驱动器或三相交流电压调节系统。
PWM IC设计也可作为数字化交流电机驱动器的电流环路的一部分。
基于FPGA的三电平SVPWM控制算法实现
关键 词 ： 变 流器 ；空间矢 量脉 宽调制 ；现场 可编程 门阵列 中图分类号 ： Ｔ Ｍ ４ ６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０ 一 ｔ ｏ ｏ ｘ （ ２ ｏ １ ５ ） ０ ６ — ０ ０ ２ ３ — ０ ３
ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｗ ｉ ｄ ｔ ｈ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ （ Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ）ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｐ ａ ｒ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｉ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｄ’ ｖ ｉ ｔ ｌ ｌ Ｆ Ｐ Ｇ Ａ． Ｓ Ｏ ｃ ｏ ｍ ｐ －
ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ． Ｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｉ ｉ ｔ ｏ ｎ ｔ ｏ ｈｅ ｔ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｄ ｅ ａ ｄ — ｔ ｉ ｍｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｎ ｄ ｍｉ ｎ ｉ ｍｕ ｍ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｉｄ ｗ ｔ ｈ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ， ｓ ｅ ｃ ｕ ｉ ｒ ｔ ｙ ｓ ｅ ａ ｌ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
第４ ９卷 第 ６期
２ ０ １ ５年 ６ 月
电 力 电子 技 术
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ
Ｖｏ １ ． ４ ９。Ｎｏ ． ６ Ｊ ｕ ｎ ｅ ２ ０１ ５
基于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ的三电平 Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ 控制算法实现
胡 朝 燕 ，张 康 瑞 ，苗 亚 ，张 平
ｕ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｐ Ｃ ｉ ｓ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ａ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｏ ｆ ｌｇ ａ ｏ ｉｔ ｒ ｈ ｍｓ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｐ Ｃ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｏ ｂ —
三电平SVPWM算法研究及仿真
三电平SVPWM算法研究及仿真三电平SVPWM算法研究及仿真一、引言近年来，随着电力电子技术的不断发展，交流调速系统在工业领域得到广泛应用。
为了实现高精度的交流调速，研究人员提出了各种调制技术。
在这些技术中，多电平逆变器作为交流调速系统中最重要的部分之一，其控制算法的研究和优化具有重要意义。
三电平空间矢量调制（SVPWM）算法作为一种较为有效的调制技术，广泛应用于多电平逆变器中，本文主要围绕三电平SVPWM算法的研究及仿真展开。
二、三电平SVPWM算法原理三电平SVPWM算法是采用空间矢量图形方法决定逆变器输出电压矢量的调制技术。
它通过将逆变器的输出电压矢量离散化为六个等效矢量，进而形成一种或多种适用于逆变器的控制信号。
在三电平逆变器中，根据电网的工作状态和逆变器的负载需求，可以得到逆变器的输出电压的各个组分，进而得到逆变器的输出电压矢量。
三、基于三电平SVPWM算法的控制策略在三电平逆变器应用中，SVPWM算法可用于控制逆变器输出电压的矢量。
具体而言，SVPWM算法包含以下三个步骤：1. 根据电网的输入电压和逆变器的输出电压需要，确定合适的工作模式；2. 确定逆变器输出电压矢量；3. 根据逆变器输出电压矢量，确定合适的控制信号。
四、三电平SVPWM算法的仿真实验本文采用MATLAB/Simulink软件对三电平SVPWM算法进行仿真实验。
仿真电路包括电网、三电平逆变器和负载三个部分。
仿真实验的主要目的是验证三电平SVPWM算法在逆变器输出电压调制方面的优势。
在仿真实验中，通过改变电网的输入电压、逆变器输出电流以及负载的变化来观察三电平SVPWM算法的性能。
五、仿真结果分析仿真结果表明，三电平SVPWM算法能够有效地通过控制逆变器的输出电压矢量，实现对电机的精确控制。
在不同工作负载下，三电平SVPWM算法能够实现较低的失真度和较高的功率因数。
此外，仿真结果还显示，三电平SVPWM算法具有较高的效率和稳定性，在实际应用中具有一定的可行性。
三电平逆变器SVPWM的FPGA实现
ＦＰＧＡ． ｓ ｄ Ｒｅ ｌ ａ ｉ ｎ ｆＴｈ ｅ ．ｅ ｅ ＶＰＷ Ｍ ｂａ ｅ ａ ｉ ｔｏ ｏ ｒ ｅ １ｖ ｌＳ ｚ
ＨＵＡＮＧ Ｊｎ，Ｃ ｉ ＨＥＮ Ｃ ｕ —ａ ｇ ＵＮ Ｐ ｎ －ｅ ，Ｌ Ｙａ —ｉ ｈ ｎｙ ｎ ，Ｓ ｅ ｇｆｉ Ｕ ｎ ｘａ
（ｏｔｗ ｓ Ｊ ｏｏｇＵ ｉ ｒｔ， ｈ ｎｄ １０ ｌ ｈ ａ Ｓ ｕｈ ｅｔｉ ｔ ｎｖ ｓｙ Ｃ ｅ ｇｕ６０ ３ ，Ｃ ｉ ） ｏ ｎ ｅｉ ｎ Ａｂｔ ｃ： ｉｉｌ ｅｉ ｆ ｒ ｉｏａ ｔｒ — ｖｌ ｐｃ ｅｔ ｕｓ ｉｔ ｍ ｄ ｌ ｉ （Ｖ ＷＭ）ｉ ｐｅｅ ｔ ． ｅＳ Ｐ ｓｒ ｔＡ ｄｇ ａ ｄ ｓ ｎｏ ａ ｔ ｎｌｈｅ ｌ ｅ ｓａｅｖｃ ｒ ｌ ｗｄ ｏ ｕ ｔ ｎ Ｓ Ｐ ａ ｔ ｇ ｔｄ ｉ ｅ ｅ ｏｐ ｅ ｈ ａｏ ｓ ｒｓｎｅ Ｔ Ｖ — ｄｈ
用ＦＧ Ｐ Ａ独 立 完 成调 制 功 能 ， 大 减 少 了牵 引传 动 系统 中 Ｄ Ｐ的工 作 量 ， 利 于 复 杂算 法 程 序 在 Ｄ Ｐ中的 实现 。 大 Ｓ 有 Ｓ
关键 词 ： 变 器 ； 电平 ； 宽 调制 ；空 间 电压 矢 量 逆 三 脉
中 图分 类 号 ： Ｍ ６ Ｔ ４４ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ０ １ ０ ２ ０ ） ２ ０ １ — ２ １０ — ０ Ｘ（ ０ ９ １ — ０ ２ ０
６０３） １０ １ （ 西南 交 通 大 学 ，四 川 成 都
摘 要 ： 计 了全 数 字 化 的三 电平 逆 变 器 传 统 七段 式 空 间 电 压 矢 量 脉 宽 调 制 （Ｖ ＷＭ） 步 调 制 模 块 ， 过 Ｘｌ ｘ的 设 ＳＰ 异 通 ｉｎ ｉ
ＦＧ Ｐ Ａ实现。 设计 的 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ采用模块化设计思想 ， 可扩展性 强。 模块通过修改某些参数或输入可灵活配置逆变器的 开关频率和死区时间， 可移植性好。 实验证 明， 该模块具有很好 的调制效果， 计算精度高 ， 电压 电流磁通波形理想 。 使
基于FPGA的三电平SVPWM逆变器的设计
态，而每一种开关状态对应一个电压空间矢量，因此三电
平逆变器电压空间矢量共有27个不同的矢量组成，如图5
所示。将幅值为2Ed/3的矢量定义为大矢量，如PNN、
PPN;幅值为 3Ed / 3的矢量定义为中电压矢量，如PON；
幅值为Ed/3的矢量定义为小电压矢量，如POO、ONN，
并把开关状态有P和O组成的小矢量称为正小矢量，如
3 课题主要研究内容
3.1电压型三电平逆变器整体方案论述
整流 电路 输入变压器
P C1
O
三电平 逆变器
三相异步 电动机
C2
Uin _P
N
Uin _O
电压信号 电压信号
采样检测 采样检测
电路
电路
12路PWM 信号
IGBT驱动 电路
PWM1-PWM12
Ia , Ib, Ic
三相电流 采样检测
电路
时钟、复位电路 键盘、显示电路
D5 VT10 C •
A Ia Uao•
D2
D4
Ib Ubo•
Ic Uco•
O •
•
VT3
VT7
D6 VT11
Us C2
VT4
VT8
VT12
图2中点钳位三电平逆变电路拓补结构图
上图是一个中点钳位三电平逆变电路图，C1和C2是 并联在输入直流电源侧的两只分压电容，C1=C2，，为直 流电压源中点；D1-D6为电源中点与直流侧桥臂中点的钳 位二极管。
基于FPGA的三电平SVPWM逆变器 的设计
学 号： 姓 名： 导师姓名： 学科、专业： 所属学院：
控制工程 自动化与电气工程学院
1.课题研究目的和意义 本文从交流电机变频调速的领域出发，研究三电平
基于FPGA的SVPWM算法的实现
基于FPGA的SVPWM算法的实现基于FPGA的SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）算法的实现是一种用于驱动三相交流电机的技术。
在这种方法中，通过控制电机的电压向量的位置和尺寸来实现对电机的精确控制。
FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，可以根据用户的需求重新编程以实现特定的功能。
在FPGA上实现SVPWM算法有以下几个关键步骤：1.电压向量生成：SVPWM算法通过构造一个六段可调节电压波形，使其在不同时间点上可以形成不同电压向量的组合。
每个电压向量由两个电压矢量之间的比例组成。
在FPGA上，可以使用可编程逻辑来实现这个功能。
2.电流测量：为了实现电机的闭环控制，需要测量电机的电流。
通过使用电流传感器或其他测量方法（如电压降法或电流传感器），可以获取电机的电流值。
在FPGA上实现电流测量可以使用模数转换器（ADC）模块，将模拟信号转换为数字信号。
3.PI控制器：SVPWM算法中使用PI控制器来控制电压向量的位置和尺寸，以达到所需的电机运行状态。
PI控制器根据电机的误差信号来调整电压向量的输出。
在FPGA上，可以使用可编程逻辑来实现PI控制器的功能。
4.PWM产生：在SVPWM算法中，需要通过调制信号产生脉冲宽度调制（PWM）信号，以控制电机的转矩和速度。
在FPGA上，可以使用特定的计数器来生成PWM信号。
这可以通过编程FPGA来实现。
5.输出驱动器：最后，FPGA需要输出PWM信号来驱动电机。
可以使用外部电路或FPGA的IO引脚来连接到电机的驱动器。
驱动器可以将逻辑电平的PWM信号转换为适合电机的电压和电流信号。
在FPGA上实现SVPWM算法可以提供高度可配置和灵活的控制方式，并且可以实现高效的电机控制。
通过使用FPGA，可以根据实际需求对电机的控制算法进行调整和优化，实现更好的性能和效率。
此外，FPGA还具有可编程性和可重复使用性的优势，可以适应不同的电机类型和控制需求。
对基于FPGA的三电平SVPWM算法的实现探讨 佘峰
对基于FPGA的三电平SVPWM算法的实现探讨佘峰摘要：文章介绍了三电平SVPWM的拓扑结构和算法，描述了采用FPGA的实现方法仿真和试验表明：仿真与试验波形是一致的，FPGA可以提高控制器处理速度。
关键词：三电平；SVPWM；FPGA；控制器；处理速度；交流传动1三电平SVPWM拓朴结构及算法1.1三电平逆变器的拓扑结构三电平逆变器的拓扑结构如图1所示，通过控制功率器件的开通和关断，每相可获得3种不同电平+、0、一E。
当vl和V2导通，V3和V4关断时，输出电压为+；当V2和V3导通，v1和V4关断时，输出电压为0；当V3和V4导通，v1和V2关断时，输出电压为一，用电压状态符号P、O、N表示，如表1所示。
由于三电平逆变器每个桥臂可有3种开关状态，因此整个逆变器共有33=27种不同开关组合，对应着27个基本空间电压矢量，如图2所2FPGA实现方法FPGA的硬件选择Xilinx公司的Spartan3系列的XC3S400—4芯片，其逻辑延时为4ns，包含16个硬件乘法器，360KB的RAM。
为保证算法的控制效果，芯片的运行频率需要达到50MHz。
2.1FPGA算法实现针对FPGA算法实现，下面需要注意以下几个地方：①定点数计算中，需要综合考虑计算速度和精度。
②扇区映射需要先定义，为R0M变量，直接查表得到，缩短计算时间。
③简化扇区映射流程，采用IF—ELSEIF—ELSE语句实现。
④在式(3)中计算PWM时间时，根据m变量的不同，会出现需要的除以4或2的情况，此时可通过移位运算实现，既节约乘法器资源，又缩短计算时间。
2.2流水线优化由于三电平SVPWM的计算过程较为复杂，完全采用组合逻辑的方式实现，则会由于逻辑处理的延时导致2个结果：①为保证控制效果，FPGA芯片内部时钟以50MHz的速度运行，则会导致计算结果错误。
②为保证计算结果正确，降低FPGA芯片内部时钟的运行速度，以满足逻辑时序要求，则会导致控制性能下降。
基于FPGA的NPC三电平VSI系统设计和SVPWM算法研究
１．２．２多电平逆变器的调制策略简介ＰＷＭ控制技术目前已成为电压型逆变器控制的核心技术，并得到了深入研究发展。
所谓ＰＷＭ技术就是利用半导体器件的开通和关断把直流电压变成一定形状的电压脉冲序列，以实现变频、变压并有效控制和消除谐波的一种技术【１４ｌ。
尽管多电平逆变器的拓扑是多样的，但ＰＷＭ技术主要对两个方面的目标进行控制：１．对输出电压的控制；２．对变换其本身运行状态的控制。
目前三电平逆变器中可供使用的ＰＷＭ技术主要包括：１．正弦载波调制法（ＳＰＷＭ）；２．特定谐波消除调制法（ＳＨＥＰｗＭ）；３．空间矢量法（ＳｖＰＷＭ）等。
１．２．２．１正弦载波调制法正弦载波调制法又称相电压调制法，控制电路对给定的标准正弦信号ｕ’和三角载波屹进行比较，在两波形相交时进行脉宽切换，经过正弦ＳＰＷＭ开环调制后产生一定频率和脉宽的开关信号（Ｓｏ，岛，＆），在驱动三电平逆变器的开关器件。
其工作过程可以由如图１－４所示来形象解释【”】：图１－４三电平多载波ＳＰＷＭ调制图１．２．２．２特定谐波消除调制法特定谐波消除调制法的思想最早是针对传统的两电平变换器提出的，其控制思想是在预先确定的角度出实现特定开关的切换，将输出的正弦波进行傅立叶变换，得到应该被消除的最低次谐波，再通过一定的算法计算出特殊位置的开关角，从而产生预期的最优的ＰＷＭ控制，以消除选定的低频次谐波‘１６＇１７１。
图４４嵌入式计算机外形图其主要技术参数包括；●ＥＬＡＮ４００ＣＰＵ，主频６６＾ｌｔＨｚ；●最大３２ＭＢｙｔｅ内存；・集成ＶＧＡ、ＰＳ２、ＣＯＮ、ＬＣＤ、ＩＤＥ、Ｆｌｏｐｐｙ、ＬＰＴ、ＷａｔｃｈＤｏｇ等接口及功能；・支持ＤＯＣ存储器；●尺寸小：９１×９９×２５ｍｍ３；嵌入式计算机的主要功能有二：一是接收上位ＰＣ机送出的基本电参数信息，结合读取到的负载反馈电压、电流信息并根据既定ＳＶＰＷＭ算法计算出一个输出周期内的所有开关状态和每种状态的滞留时间，输出到后端的ＦＩＦＯ中；二是根据需要存储用户定义时间段内的系统工作参数信息（可能是波形参数或回馈采样数据等）用于后期离线分析，以改进或优化控制算法。
基于FPGA的SVPWM实现技术研究
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FPGA 以其现场设计、现场修改、现场验证、现场实现的可达数万门级的数字系 统片化的应用优势，逐渐受到各国电子系统应用领域的设计工程师广泛的关注和欢
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华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
1
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
(1) FPGA 设计 ASIC 不需要投片生产设计周期短开发费用低风险小 (2) FPGA 可做其他全定制或半定制 AS1C 电路的中试样片。 (3) FPGA 采用 CHMOS 工艺，可以与 CMOS，TTL 电平兼容。 (4) FPGA 多采用 SRAM 编程技术，规模大，逻辑复杂度高，是高速度、高可靠 性和低功耗。 (5) FPGA 提供丰富的 IO 端口数， 触发器数量多， 适宜进行复杂时序功能的设计。 (6) FPGA 具有丰富的分布式布线资源，布线灵活。经过编程可实现复杂的组合 逻辑和时序逻辑，满足各种数字电路系统的设计要求。 (7) FPGA 还提供了片内可配置嵌入块 RAM， 可以配置为单端口 RAM、 双口 RAM 及 FIFO 电路，大大的拓展了 FPGA 的应用范围和使用灵活性。 (8) FPGA 需要进行数据配置，配置完成后 FPGA 才可以完成设计要求的逻辑功 能。FPGA 掉电后一般将丢失原有逻辑配置。 (9) FPGA 内部的延迟不可预测，一般要通过时序约束、静态时序分析和仿真等 手段提高并验证时序性能。 (10) FPGA 的功能完全由用户编制的配置程序所决定， 在不改变其外部接口的情 况下可以很方便地改变其电路的逻辑功能，因此非常适用于小批量、多品种的军品 设备的研制。由于它使用方便，改变逻辑功能易于实现，这也迎合了现代通信发展 的要求， 所以， 国外已普遍地使用 FPGA 来设计产品或进行科研工作。 可以说， FPGA 芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。 FPGA 的器件结构可分为两种基本类型： 一类是阵列分布的逻辑单元型的， 其电 路结构接近于门阵列电路，芯片内部由阵列分布的可编程逻辑单元块组成，芯片四 周为可编程输入输出单元；另一类属于 PAL 结构扩展型，其结构特点是与“阵列”可 编程，或“阵列”固定，因而使得互联模式不够灵活[3]。 1.2.2 FPGA 的应用领域
基于FPGA的SVPWM算法的实现毕业论文
基于FPGA的SVPWM算法的实现摘要：为了数字实现SVPWM的算法，文中采用了以FPGA作为硬件基础，给出了基于FPGA 的SVPWM算法的具体算法以及软件设计。
文中使用Verilog HDL编写FPGA程序，采用语句和图形编辑相结合的方式进行编程以达到程序结构清晰的目的。
程序采用Mealy型状态机的程序结构，以达到增加硬件资源的利用率，结构清晰，便于数字设计的目的。
其中，软件通过了Modelsim Altera进行仿真，给出了其相关的仿真波形图以说明其无误。
文中使用Storm ⅢFPGA开发板对软件进行验证，其中开发板的核心芯片为Altera 公司生产的EP3C10E144C8这款FPGA芯片，使用了RC滤波电路对PWM信号进行滤波处理并且给出了输出信号的示波器波形图和借助硬件电路驱动一台三相交流电机以说明其算法实现的准确性。
关键词：SVPWM；FPGA；空间矢量脉宽调制；Verilog HDLThe Realization of SVPWM Algorithm Based on FPGA Abstract: To realize digital SVPWM algorithm, this paper adopted in hardware based on FPGA, and gives the specific algorithm of SVPWM algorithm based on FPGA and the software design. FPGA program written in this paper, we use Verilog HDL, adopt the way of combining statements and graphics editing program in order to achieve the purpose of the program structure is clear. Program type with Mealy state machine structure, increase the utilization of hardware resources, in order to achieve the structure is clear, for the purpose of digital design. Among them, the software through the Modelsim Altera simulation, its related simulation waveform graph is given to illustrate its correct. In this paper, we use the Storm Ⅲ FPGA development threatening the software validation, in which development board of the core chipof Altera company EP3C10E144C8 the FPGA chip, using the RC filter circuit to filter the PWM signal and output signal oscilloscope waveform diagram is given to illustrate the accuracy of the algorithm.Key words: Space vector pulse width modulation; SVPWM; FPGA; Verilog HDL目录1 绪论 (1)1.1 空间矢量控制技术 (1)1.2 现场可编程门阵列 (2)1.3 本文研究容 (3)2 空间矢量控制 (4)2.1 空间矢量控制基本原理 (4)2.1.1空间矢量的定义 (4)2.1.2电压与磁链空间矢量的关系 (5)2.1.3六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场 (6)2.1.4 电压空间矢量的线性组合 (8)2.2 空间矢量控制算法 (10)2.2.1恒压频比 (10)2.2.2 Clark变换 (10)2.2.3 开关矢量持续时间计算 (11)2.2.4 扇区判断 (12)2.2.5 合成参考矢量 (12)3 基于FPGA的SVPWM算法的软件设计 (12)3.1 运算模块 (13)3.1.1 三相参考电压峰值计算模块 (13)3.1.2 三相电压矢量发生模块 (14)3.1.3 坐标变换模块 (15)3.1.4 开关导通时间计算模块 (15)3.1.5 参考矢量位置判断模块 (17)3.2 PWM信号发生模块 (18)3.3 死区模块 (19)3.4 软件总系统 (19)4 硬件与调试 (20)5 总结与展望 (22)致 (23)参考文献 (24)附录 (25)基于FPGA的SVPWM算法的实现1 绪论1.1 空间矢量控制技术直流电机和交流电机在19世纪先后诞生，鉴于直流电机具有优越的调速性能，高性能的可调速场合都采用直流电机，而约占所有电机总容量80%以上的不变速拖动系统则采用了交流电机，交流调速系统多种方案虽然已经早已问世，并已经投入到了实际应用当中，但是其性能却始终无法与直流调速系统相比。
基于FPGA的SVPWM算法的实现
基于FPGA的SVPWM算法的实现
王杏进;宁宇;郑广
【期刊名称】《韶关学院学报》
【年(卷),期】2016(037)002
【摘要】现代电力电子技术的发展推动了交流传动系统的发展,交流调速也将更广泛地取代直流调速.基于FPGA实现交流调速系统的数字化控制,采用的SVPWM算法与直接正弦波脉宽调制算法比较,具有抑制谐波,降低脉动转矩,提高逆变器电源利用率等优点.基于FPGA的SVPWM算法实现采用模块化的设计方法,通过Modelsim仿真,获得了期望的脉宽调制波形,并能驱动交流电机实现调速控制,具有一定的实用价值.
【总页数】5页(P18-22)
【作者】王杏进;宁宇;郑广
【作者单位】韶关学院物理与机电工程学院,广东韶关512005;韶关学院物理与机电工程学院,广东韶关512005;韶关学院物理与机电工程学院,广东韶关512005【正文语种】中文
【中图分类】TP13
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5.基于FPGA的三相SVPWM调制算法的实现 [J], 祁超;王庆章;赵耀;赵庚申;赵星宇
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基于FPGA的三电平变换器SVPWM调制方法的实现
基于FPGA的三电平变换器SVPWM调制方法的实现
刘海舰;丁佩剑;许恩泽;胡亮
【期刊名称】《自动化技术与应用》
【年(卷),期】2016(035)004
【摘要】本文在研究二极管箝位型三电平NPC变换器拓扑结构的基础上,搭建三电平变换器控制系统的样机试验平台,针对60°坐标系下的SVPWM调制算法的数学模型,提出了一种基于FPGA硬件实现的SVPWM调制方案,最后通过实验验证了此调制方案的可行性和有效性.
【总页数】4页(P71-74)
【作者】刘海舰;丁佩剑;许恩泽;胡亮
【作者单位】许继集团有限公司,河南许昌461000;许继电气股份有限公司,河南许昌461000;许继集团有限公司,河南许昌461000;许继电气股份有限公司,河南许昌461000;许继集团有限公司,河南许昌461000;许继电气股份有限公司,河南许昌461000;许继集团有限公司,河南许昌461000;许继电气股份有限公司,河南许昌461000
【正文语种】中文
【中图分类】TM933
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基于DSP和FPGA的SVPWM算法及其在变频调速中的应用
基于DSP和FPGA的SVPWM算法及其在变频调速中的应用三相逆变器采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方式。
与SPWM方式相比，SVPWM具有谐波抑制效果好、响应快速、电压利用率高、电流波形畸变小、转矩脉动低等优点，已经在电机驱动方面得到了广泛应用。
但由于传统的SVPWM调制技术多采用三相到两相的坐标变换，通过三角函数计算矢量时间，利用反正切求矢量相角，算法复杂且正六边形对磁链圆的逼近程度较低。
因此，许多文献致力于寻找SVPWM的简化算法，都在一定程度上简化了SVPWM的数字实现，但由于是针对传统调制算法具体运算步骤所做的简化，因此改进是有限的。
现提出一种SVPWM细分算法，对磁链圆用尽可能多条边的多边形进行逼近，通过Matlab离线计算多边形各条边上各基本电压矢量的作用时间，形成数据表格存储于现场可编程门阵列FPGA(Field，Programmable Gate Array)中。
FPGA只需根据该存储的表格数据和接收到的DSP中恒压频比算法计算的SVPWM的频率和幅值信号，经过简单查表运算和死区控制，即可发出相应的SVPWM信号控制逆变器各桥臂开关的通断。
最后将该方法应用于交流调速系统中，并给出交流电机的变频调速实验效果。
1 系统控制原理1．1新型SVPWM的提出SVPWM控制的原理是利用逆变器各桥臂开关控制信号的不同组合，使逆变器输出电压矢量的运行轨迹尽可能接近圆形。
但是传统的SVPWM算法相当于是用正六边形去逼近圆形，这显然是不够的，为了使逆变器输出电压矢量的运行轨迹更加逼近圆形，可以用更多条边的多边形对圆进行细分。
现采用48边形去逼近圆形，通过基本电压矢量的线性组合分别矢量合成该48边形的每一条边。
基本电压矢量经过重新分配后的电压矢量运行轨迹如图1所示。
由图1可见，与正六边形的矢量轨迹相比，利用48边形细分的电压矢量轨迹更加接近圆形。
如果逆变器开关器件的开关频率足够高，可以按照以上细分思想对理想的圆形电压矢量轨迹进一步逼近。
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摘 要 ： 析 了 一 种 三 电 平 Ｓ ｗ Ｍ 新 型 算 法 ， 过 选 择 合 适 的坐 标 系 ， 以避 开 复 杂 的 三 角 函 数 及 查 表 分 ＶＰ 通 可 计 算 ， 接 识 别 出参 考 矢 量 所 处 的 区域 ， 求 取基 本矢 量 的作 用 时 间 ， 而 降 低 了对 处 理 器 性 能 的 要 求 。该 法 直 并 从 只 涉及 少 量 的逻 辑运 算 ， 合 于 Ｆ Ｇ 进 行 实 现 。最 后 在 Ｘｌ ｘ 司 Ｘ Ｓ ４ ０Ｆ Ｇ 上 对 该 算 法 进 行 实 现 ， 适 ＰＡ ｉｎ 公 ｉ Ｃ ３ ０ Ｐ Ａ
的作用 时间 。 由于 Ｆ ＧＡ 具有 设 计 灵 活 、 发 周 Ｐ 开
高， 多电平 逆变器 在 大功率 电力 拖动 、 交直 流能 量
转换 以及 电能质 量综 合治 理等领 域成 为重 点研 极 管 中性 点 １ ］ 以
钳位 型三 电平结构 最具 代表 性＿ 。在 三 电平 逆 变 ２ ］ 器控制 系 统 中 ， 心 问题 之 一 是 采用 何 种 调 制 方 核 法 。电压 空 间矢 量调 制法 （ ＶＰ Ｓ ＷＭ ） 具有 转 矩 脉
１ 引 言
随着 工程 实际 中被控 对象 功率 等级 的不断 提
各 国学者 针对 传 统 三 电 平 Ｓ Ｗ Ｍ 算 法 的 ＶＰ 不足， 陆续 提 出 了一 些新 型简 化算法 。文 献［ ］ ４ 给 出了一种 新 型算 法 ， 算 法通 过 选 择 合适 的坐 标 该 系 ， 而不 需要 复杂 的扇 区 、 从 角度变换 就 可 以识 别 出参 考 电压矢 量所 在 的 区域 ， 求 出各 基 本 矢 量 并
并 在 硬 件平 台上 进行 实验 ， 验 结 果 验 证 了该 算 法 的正 确 性 。 实
关 键 词 ： 电平 ； 间矢 量 ； 宽 调 制 ； 编程 门 阵列 三 空 脉 可 中图分类号 ： ＴＭ４ ４ ６ 文献标识码 ： Ａ
Ｉ ｐｌｍ ｅ ｆａ Ｎ ｅ Ｔｈ ｅ —ｅ ｅ Ｖ ＰＷ Ｍ ｌｏ ｉｈｍ ｓ ｄ ＦＰＧＡ ｍ ｅ ｎｔｏ ｗ ｒ ｅ ｌｖ ｌＳ Ａ ｇ ｒｔ Ｂａ ｅ
Ｅ Ｅ Ｔ Ｉ Ｒ ＶＥ ２ １ Ｖ １４ ＮＯ １ Ｌ Ｃ ＲＣＤ １ Ｏ１ ｏ． １ ．１
电 气传 动 ２ １ ０ １年 第 ４ １卷 第 １ １期
基 于 Ｆ Ｇ 的三 电平 Ｓ ＷＭ 新 型算法 的实现 ＰＡ ＶＰ
朱洪 顺 ， 符晓 ， 戴鹏 （ 国矿 业 大学 信 息 与电 气工程 学 院 ， 苏 徐 州 ２ １ ０ ） 中 江 ２ ０ ８