4 觸發(fā)脈沖快速生成的實(shí)現(xiàn)方法

為充分發(fā)揮上述級(jí)聯(lián)H橋變流器CPS-SPWM觸發(fā)脈沖快速生成方法的優(yōu)越性，采用規(guī)模大、集成度高、可靠性強(qiáng)、編程靈活的FPGA芯片EP2C20／EP2C5，來完成觸發(fā)脈沖生成及其他包括分配、傳輸、驅(qū)動(dòng)、邏輯綜合與控制等功能。

實(shí)際工程中，觸發(fā)脈沖生成由兩部分組成，即頂層觸發(fā)監(jiān)控模塊、底層脈沖生成模塊，兩模塊之間采用光纖通訊模式，具體闡述如下：
(1)頂層觸發(fā)監(jiān)控模塊 觸發(fā)監(jiān)控模塊主要負(fù)責(zé)觸發(fā)脈沖占空比、同步信號(hào)、控制命令、底層控制參數(shù)等信息的下發(fā)；采集處理底層控制系統(tǒng)的功率單元運(yùn)行狀態(tài)以及邏輯綜合、故障處理等任務(wù)，控制結(jié)構(gòu)原理如圖5所示。

?

通信模塊(2)是整個(gè)觸發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，主要承擔(dān)的任務(wù)有：①接收模塊(1)的譯碼控制命令，判斷命令類型；②同步信號(hào)的編碼、下發(fā)；③接收底層控制系統(tǒng)上傳的各功率單元運(yùn)行狀態(tài)信息，存儲(chǔ)到RAM2相應(yīng)存儲(chǔ)單元中并傳輸?shù)焦收咸幚砟K；接收故障模塊向底層控制系統(tǒng)發(fā)出的故障處理命令。

(2)底層脈沖生成模塊 底層脈沖生成模塊除負(fù)責(zé)脈沖生成、驅(qū)動(dòng)控制任務(wù)外，還擔(dān)負(fù)著整個(gè)功率單元的通信和故障處理任務(wù)。該模塊主要由脈沖生成單元、通信單元及IPM驅(qū)動(dòng)接口電路等幾部分組成。脈沖形成單元負(fù)責(zé)CPS-SPWM觸發(fā)脈沖的生成任務(wù)。脈沖生成的原理在前文中已經(jīng)作了詳細(xì)的介紹，這里將重點(diǎn)介紹各功率單元的底層控制系統(tǒng)脈沖生成的過程，如圖6所示。

?

脈沖形成單元主要由載波形成模塊和比較模塊兩大部分組成：載波形成模塊用來形成三角載波。比較模塊的主要任務(wù)是生成IGBT觸發(fā)脈沖。即將存放在Tx1CMP／Tx4CMP中的占空比數(shù)據(jù)與Tx1／TX4中的載波數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，輸出PWM觸發(fā)脈沖。需要說明的是，Tx1CMP／Tx4CMP中的數(shù)據(jù)在對(duì)Tx1／Tx4進(jìn)行清零或重載的同時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)更新(重載)。

5 實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛥⒄請(qǐng)D1，直流側(cè)電壓Udc=90 V，載波頻率1／Tc=1．28 kHz，采樣周期Ts=78．125μs。脈沖傳輸采用編碼方式，傳輸延時(shí)Ttr≈5μs。實(shí)驗(yàn)波形如圖7所示。

?

圖7a，b分別為基于對(duì)稱和不對(duì)稱規(guī)則采樣法的輸出電壓u及調(diào)制波us的波形。可見，基于對(duì)稱規(guī)則采樣法的u滯后us約5 ms；而基于不對(duì)稱規(guī)則采樣法的u滯后us約3 ms，具有較快的生成速度。

6 結(jié)論

理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：此處所述基于不對(duì)稱規(guī)則采樣法的CPS-SPWM脈沖生成方法，相對(duì)基于對(duì)稱規(guī)則采樣法的CPS-SPWM脈沖生成方法，既沒有增加采樣頻率，也沒有增加計(jì)算工作量，具有較快的生成速度。此外，由于采用了基于FPGA的CPS-SPWM脈沖生成的實(shí)現(xiàn)方法，為上述CPS-SPWM脈沖的快速生成提供了重要保障。