【作者】 刘明；

【导师】 刘开培；

【作者基本信息】 武汉大学 ， 电力电子与电力传动， 2004， 硕士

【摘要】 发展高压大功率变频调速技术，对于我国能源利用和工业自动化具有重要的意义。控制器是高压变频调速装置的核心之一，本文在介绍单元串联多电平变频器工作原理和移相式电压正弦PWM(SPWM)控制的基础上，针对目前控制器研究中的几个重要问题，设计了一套由单片机和数字信号处理器(DSP)构成的多CPU高性能硬件控制平台，首次采用高性价比的大容量现场可编程门阵列(FPGA)芯片X2S200设计了高精度的移相式SPWM脉冲发生器。控制器运算速度快、控制精度高、稳定性好，模块化的软件设计使得控制系统的通用性强。脉冲发生器实现了移相式SPWM控制和准优化PWM控制这两种先进的控制方式，脉冲精度高，能够满足精确控制功率单元器件开关动作的要求。 文章对目前应用研究较多的几种大功率变流器拓扑结构进行了分析和比较，指出了各自的优缺点。针对单元串联H桥多电平变频器，在详细分析其运行原理的基础上，建立了逆变器单元输出电压的数学模型，并推导出变频器输出相电压的表达式。采用MATLAB仿真软件对移相式SPWM控制和准优化PWM控制的两单元串联H桥变频器进行了仿真研究。仿真结果表明控制方式的可行性和高可靠性，同时也证明了功率单元串联的主电路结构适合高电压、大容量的变频调速装置。 依照本文对控制器的研究和设计，完成了基于单元串联逆变器的高压变频调速控制器的研制。对高压变频调速控制系统核心部分进行了完整的设计，包括DSP控制器、FPGA脉冲发生器、A／D采集模块等的硬件设计及模块化软件设计。 控制器的设计达到了预期的目标，为基于单元串联逆变器的高压变频调速装置的进一步研究打下了坚实的基础。更多还原

【Abstract】 It is important to study and develop medium-voltage drive (MVD) for energyconversion and electrical drive. The controller is one of the most important partsof MVD. This paper present a novel multi-processor controller, based on the principle of series H-bridge multi-level inverter and phase-shift SPWM, in which single chip microprocessor (SCM), digital signal processing (DSP). And field programmable gate array (FPGA) is firstlyapplied in the design of pulse generator. This controller has following advantages: high speed, high accuracy, high stability, and universal application in terms ofmodularization. The control arithmetic of phase-shift PWM and sub-optimal PWM is achieved.Several topologies of medium-voltage inverters are analyzed and compared inthis paper. Mathematical model for the isolated series H-Bridge inverter isconstructed and the expression of the inverter’s output voltage is given. A circuitwith two united series H-bridge cells is simulated by MATLAB, based on the phase-shift SPWM control and sub-optimal PWM control.The results are presented and analyzed in the paper. The controller developed in this paper is very useful for the development of MVD based on series H-bridge.更多还原