三电平逆变器控制电路制造技术

本发明专利技术提供一种三电平逆变器控制电路，通过三电平逆变器控制电路中相互连接的FPGA电路和DSP电路相互协调实时处理，从而生成PWM脉冲，其中，FPGA电路用于对数字信号形式的电机的电压、电流和转速进行滤波处理，DSP电路用于采用预存的电机控制算法，对滤波处理后的所述电机的电压、电流和转速进行计算，获得PWM脉冲的电压和相位，FPGA电路还用于采用预存的调制算法，对PWM脉冲的电压和相位计算，分别获得PWM脉冲的调制值和载波值，最终根据调制值和载波值生成PWM脉冲，解决了现有技术中对三电平逆变器进行控制时，需要占用过多的DSP电路的芯片资源和引脚，降低了DSP电路的芯片处理速度和效率的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子技术，尤其涉及一种三电平逆变器控制电路。
技术介绍
通常在电子技术中，将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，将实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，将实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。逆变器包括三电平逆变器和两电平逆变器。三电平逆变器为二极管中点箝位型，相较于传统两电平逆变器具有高压大容量，且输出电压质量较高，开关损耗较低等优点。现有技术中的三电平逆变器主要由十二个控制脉冲进行控制，在三电平逆变器控制电路中，通常采用单一数字信号处理器(digitalsignalprocessor，DSP)来产生这十二个控制脉冲，并且死区保护和脉冲封锁等逻辑也通常由该DSP电路来完成，因此，现有技术中对三电平逆变器进行控制时，需要占用过多的DSP电路的芯片资源和引脚，降低了DSP电路的芯片处理速度和效率。
技术实现思路
本专利技术提供一种三电平逆变器控制电路，用于解决现有技术中对三电平逆变器进行控制时，需要占用过多的DSP电路的芯片资源和引脚，降低了DSP电路的芯片处理速度和效率的技术问题。本专利技术的第一个方面是提供一种三电平逆变器控制电路，用于对与电机相连的三电平逆变器进行控制，所述三电平逆变器控制电路包括相互连接的FPGA电路和DSP电路；所述FPGA电路，用于对数字信号形式的所述电机的电压、电流和转速进行滤波处理；所述DSP电路，用于采用预存的电机控制算法，对滤波处理后的所述电机的电压、电流和转速进行计算，获得PWM脉冲的电压和相位；所述FPGA电路，还用于采用预存的调制算法，对所述PWM脉冲的电压和相位计算，分别获得所述PWM脉冲的调制值和载波值；根据所述调制值和载波值生成所述PWM脉冲。如上所述的三电平逆变器控制电路，所述三电平逆变器控制电路还包括模数AD转换电路；所述AD转换电路，与所述FPGA电路连接，用于将采集到的模拟信号形式的所述电机的电压、电流和转速，转换为数字信号形式的所述电机的电压、电流和转速。如上所述的三电平逆变器控制电路，所述三电平逆变器控制电路还包括通信电路；所述通信电路，与所述DSP电路连接，包括以太网接口、485接口、232接口和/或CAN接口。如上所述的三电平逆变器控制电路，所述三电平逆变器控制电路还包括DIO接口电路；所述DIO接口电路，与所述FPGA电路连接，用于向所述FPGA电路输出采集到的所述电机的逻辑控制信号；所述FPGA电路，还用于对所述电机的逻辑控制信号进行电平转换和滤波之后，向所述DSP电路输出电平转换和滤波后的逻辑控制信号。如上所述的三电平逆变器控制电路，FPGA电路包括：FPGA芯片和FPGA电源电路。如上所述的三电平逆变器控制电路，DSP电路包括：DSP芯片和DSP电源电路。如上所述的三电平逆变器控制电路，所述三电平逆变器控制电路还包括光模块；所述光模块，与所述FPGA电路连接，用于采用光信号形式输出所述PWM脉冲。本专利技术提供的三电平逆变器控制电路，通过三电平逆变器控制电路中相互连接的FPGA电路和DSP电路相互协调实时处理，从而生成PWM脉冲，其中，FPGA电路用于对数字信号形式的电机的电压、电流和转速进行滤波处理，DSP电路用于采用预存的电机控制算法，对滤波处理后的所述电机的电压、电流和转速进行计算，获得PWM脉冲的电压和相位，FPGA电路还用于采用预存的调制算法，对PWM脉冲的电压和相位计算，分别获得PWM脉冲的调制值和载波值，最终根据调制值和载波值生成PWM脉冲，解决了现有技术中对三电平逆变器进行控制时，需要占用过多的DSP电路的芯片资源和引脚，降低了DSP电路的芯片处理速度和效率的技术问题。附图说明图1为三电平逆变器的拓扑图；图2为三电平逆变器及其控制器的整体结构示意图；图3为本专利技术一实施例提供的一种三电平逆变器控制电路的结构示意图；图4为本专利技术另一实施例所提供的一种三电平逆变器控制电路的结构示意图。具体实施方式图1为三电平逆变器的拓扑图，如图1所示，三电平逆变器包括三相桥臂，A相包括相互串联的开关元件T1、开关元件T2、开关元件T3和开关元件T4；B相包括相互串联的开关元件T5、开关元件T6、开关元件T7和开关元件T8；C相包括相互串联的开关元件T9、开关元件T10、开关元件T11和开关元件T12。其中，T1与二极管D1并联，T2与二极管D2并联，T3与二极管D3并联，T4与二极管D4并联，T5与二极管D5并联，T6与二极管D6并联，T7与二极管D7并联，T8与二极管D8并联，T9与二极管D9并联，T10与二极管D10并联，T11与二极管D11并联，T12与二极管D12并联，且二极管D13和D14串联后并联在T2和T3两端，二极管D15和D16串联后并联在T6和T7两端，二极管D17和D18串联后并联在T10和T11两端。三相桥臂分别与电机M连接，电容C1和电容C2串联后与该三相桥臂并联，且直流电压UDC加载在三相桥臂两端。三电平逆变器的每一相桥臂有四个开关元件，以A相为例，为开关元件T1、开关元件T2、开关元件T3和开关元件T4。三电平逆变器有P、O、N三种工作状态，P状态为当开关元件T1、开关元件T2导通，开关元件T3、开关元件T4关断时，A相输出为Udc/2；O状态为当开关元件T2、开关元件T3导通，开关元件T1、开关元件T4关断时，A相输出为零电平；N状态为当开关元件T3、开关元件T4导通，开关元件T1、开关元件T2关断时，A相输出为负Udc/2。工作状态P和O，O和N可以相互自由过渡，但是P和N不能够之间切换，必须通过工作状态O来过渡。前述三电平逆变器，相较于传统两电平逆变器有许多优势：(1)两电平逆变器每个开关器件承受的电压为直流母线电压，而三电平逆变器每个开关器件承受的电压只为直流电压的一半，所以三电平逆变器更适合高压大容量的场合；(2)和两电平逆变器相比，三电平逆变器会产生很小的dv/dt、di/dt；(3)三电平逆变器输出电压有三个电平，更接近正弦波，所以减少了谐波含量，提高了输出电压质量；(4)两电平逆变器开关频率大、损耗大，三电平逆变器可以使用较低开关频率，降低开关损耗。所以三电平逆变器具有一定的应用价值。图2为三电平逆变器及其控制器的整体结构示意图，如图2所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三电平逆变器控制电路，用于对与电机相连的三电平逆变器进行控制，其特征在于，所述三电平逆变器控制电路包括相互连接的现场可编程门阵列FPGA电路和数字信号处理器DSP电路；所述FPGA电路，用于对数字信号形式的所述电机的电压、电流和转速进行滤波处理；所述DSP电路，用于采用预存的电机控制算法，对滤波处理后的所述电机的电压、电流和转速进行计算，获得脉冲宽度调制PWM脉冲的电压和相位；所述FPGA电路，还用于采用预存的调制算法，对所述PWM脉冲的电压和相位计算，分别获得所述PWM脉冲的调制值和载波值；根据所述调制值和载波值生成所述PWM脉冲。

【技术特征摘要】
1.一种三电平逆变器控制电路，用于对与电机相连的三电平逆变器进行
控制，其特征在于，所述三电平逆变器控制电路包括相互连接的现场可编程
门阵列FPGA电路和数字信号处理器DSP电路；
所述FPGA电路，用于对数字信号形式的所述电机的电压、电流和转速进
行滤波处理；
所述DSP电路，用于采用预存的电机控制算法，对滤波处理后的所述电
机的电压、电流和转速进行计算，获得脉冲宽度调制PWM脉冲的电压和相位；
所述FPGA电路，还用于采用预存的调制算法，对所述PWM脉冲的电压和
相位计算，分别获得所述PWM脉冲的调制值和载波值；根据所述调制值和载
波值生成所述PWM脉冲。
2.根据权利要求1所述的三电平逆变器控制电路，其特征在于，所述三
电平逆变器控制电路还包括模数AD转换电路；
所述AD转换电路，与所述FPGA电路连接，用于将采集到的模拟信号形
式的所述电机的电压、电流和转速，转换为数字信号形式的所述电机的电压、
电流和转速。
3.根据权利要求1或2所述的三电平逆变器控制电路，其特征在于，所
述三电平逆变器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张硕，戴碧君，
申请(专利权)人：中车大连电力牵引研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21