1 导言
跟着电力电子技能和电力半导体技能的迅速开展，中压大功率传动设备不只提高了资源的使用率，一起还降低了出产的本钱，尽管其电路的拓扑结构和操控技能现已比较老练，但多电平技能的研讨仍备受咱们的重视。多电平技能避免了器材的直接串联，具有输出电压高，谐波含量低，电压改动率小，开关频率低一级长处。多电平技能完结的关键在于怎么完结很多的SPWM操控信号。
SPWM法是一种比较老练的，现在运用较广泛的PWM法。前面说到的采样操控理论中的一个重要定论：冲量持平而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其作用根本相同。SPWM法就是以该定论为理论基础，用脉冲宽度按正弦规则改动而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形操控逆变电路中开关器材的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所期望输出的正弦波在相应区间内的面积持平，通过改动调制波的频率和幅值则可调理逆变电路输出电压的频率和幅值。
2 整体规划计划
2.1单元串联多电平变频器拓扑结构介绍
单元串联多电平变频器的拓扑结构简略，易于模块化，能够依据体系对输出电压、电平数的要求确认功率单元的级数。如图1所示，七电平H桥串联逆变器拓扑结构图，其单相电压是由三个功率单元组成，每个功率单元均为H桥逆变电路结构，输出端顺次串联在一起，并使用SPWM信号操控功率单元中开关器材的通与断。
2.2载波移相操控理论
一般来说，N电平的逆变器调制，需求N-1个三角载波。移相载波调制法中，一切三角波均具有相同的频率和幅值，可是恣意两个相邻载波的相位要有必定的相移，其值为
（1）
通过调制波和载波的比较，能够发生所需求的开关器材的驱动信号。
但在数字化完结中，载波移相法一般不是由一个调制波和一组通过相移的载波比较生成，而是由调制波和一个载波进行比较之后，再进行必定的延时得到各个功率单元的SPWM操控信号。
选用DSP+CPLD来完结多路SPWM操控信号的完结。其间由DSP操控器完结单相电压中的榜首级功率单元两桥臂操控信号，并由CPLD来完结对这两路操控信号的移相延时，从而完结单相电压中各个功率单元的SPWM操控信号。体系原理框图如下图2所示
3 DSP操控部分
DSP操控部分主要任务是完结单相电压中榜首级功率单元的两路操控信号。如图3所示，这两路操控信号别离操控左桥臂Q1和右桥臂Q3两开关器材的通与断，Q2和Q4操控信号别离为Q1和Q3信号的互补信号，Q1和Q2、Q3和Q4信号间需求添加必定的死区延时时刻。
功率单元左桥臂Q1的操控信号当参阅波大于载波时，输出高电平，Q1导通，Q2截止；反之，输出低电平，Q1截止，Q2导通。Q1信号取反后得到Q2信号。左桥臂Q3的操控信号由互差180的三角载波与参阅波比较得到，当参阅波大于载波时，输出高电平，Q3导通，Q4截止；反之，输出低电平，Q3截止，Q4导通。Q3信号取反后得到Q4信号。载波与参阅波的比较进程参阅图4，两桥臂操控信号的实测波形如图5。
对以上内容的剖析，在本体系中选用了DSP TMS320F2812作为该部分的操控中心其内核为32位，运转速度能够到达150MIPS，一起其有6路独立的PWM输出、2个异步串行通讯口、16通道12位AD输入，内置了36K的RAM和256K的Flash存储器，在主操控电路中，只需求在该DSP的基础上合作一些简略的外围电路即可完结所需的6路SPWM操控信号。
4 CPLD操控部分
CPLD操控部分主要任务是对榜首级功率单元H桥左、右桥臂操控信号进行移相，从而得到今后各级功率单元的左、右桥臂的操控信号。该部分规划的关键是信号的边缘检测和移相延时两部分。如下图6所示，首要，CPLD对SPWM进行边缘信号检测，当检测到上升沿（或下降沿）到来后，再进行Td时刻的延时，最终输出置1（或0）。
边缘信号检测能够使用边缘触发的触发器去检测上升沿或下降沿，可是这种办法关于边缘的检测过于灵敏，体系中的一个尖峰搅扰将会导致边缘检测的误判，咱们进行屡次采样，比较前后几回采样的成果，再来判别边缘是否到来。
移相延时部分最重要的是对延时时刻的挑选，延时时刻长或短都会影响到体系的功能，本规划中，第二级功率单元的延时时刻依据公式（2）核算得到：
（2）
其间， 为三角载波频率，N为逆变器输出电平数。
通过CPLD移相后，A相三个功率单元的左桥臂操控信号如下图7所示，榜首级功率单元的输出如图8，图9是A相三个功率单元输出叠加后的波形。
使用DSP和CPLD相结合的办法完结载波移相多电平PWM，使单元级联型多电平技能变得愈加模块化，一起使产品的晋级变得更简略化。不需求改动DSP中的程序，也不需求改动DSP部分的硬件电路规划，只需求改动CPLD中Td的时刻，并相应的添加两路输出即可。
5 总结
多电平技能的开展，需求能够发生很多的PWM信号的操控器，但传统的操控器只能供给6路PWM信号，远不能满足要求，仍需求更改很多的代码，进行长时刻的调试等等，延长了产品上市的时刻。为此本文规划了根据DSP+CPLD的载波移相多电平PWM完结的计划，该计划不只能够输出18路PWM信号，并且稍加修正便能够输出24路、36路等更多路PWM信号。
