基于DSP及FPGA的模塊化大功率電力電子裝置數(shù)控平臺研究.pdf

1、電力電子裝置在工業(yè)、軍事、航空航天等領(lǐng)域承擔著電能變換的重要作用。近年來，隨著微電子、信息通信、計算機等技術(shù)的不斷發(fā)展，模塊化、智能化、大容量、大功率和高可靠逐漸成為電力電子技術(shù)的重要發(fā)展方向。以電網(wǎng)系統(tǒng)為例，柔性直流輸電、靜止無功補償、有源濾波等系統(tǒng)中都包含有大容量或超大容量(MW級到數(shù)百MW級)的電力電子裝置，它們通常由幾十個帶有開關(guān)器件的子模塊通過串并聯(lián)的方式級聯(lián)而成，利用控制系統(tǒng)對各個子模塊的時序控制來實現(xiàn)電能變換的目的。此外，

2、隨著電網(wǎng)運行可靠性和安全性的要求日益提高，故障診斷與容錯控制也受到越來越多的關(guān)注。因此，對于模塊化大功率電力電子裝置的控制系統(tǒng)來說，不僅要具備優(yōu)秀的數(shù)學運算能力和控制能力，還要能夠?qū)χ麟娐返倪\行狀態(tài)進行實時監(jiān)控并對系統(tǒng)故障做出合理判斷。本文針對上述要求，主要進行了以下幾個方面的工作:
　　首先，結(jié)合典型電力電子裝置的拓撲結(jié)構(gòu)，對數(shù)字化控制平臺的需求進行了分析。對于大功率電力電子裝置來說，具有如下幾個基本特點:模塊化多電平的運行方式

3、成為主流;開關(guān)電源取代傳統(tǒng)的線性電源，成為控制線路通斷的主要方式;更多子模塊的級聯(lián)使得控制信號的需求量不斷增大;電力電子裝置在系統(tǒng)中的重要地位對其實時性、可靠性和容錯能力提出高要求。通過這些特點并結(jié)合通用性和可擴展性的要求，對電力電子數(shù)控平臺的接口、計算能力和通信能力等基本硬件資源提出需求，為芯片選擇和硬件設(shè)計提供參考。
　　然后，在需求分析的基礎(chǔ)之上對本數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件進行了設(shè)計。硬件方面，針對計算能力、實時性等要求選擇DS

4、P芯片TMS320C28335和FPGA芯片EP3C40作為核心主控板，并通過CAN總線、RS232和RS485共同構(gòu)建通訊網(wǎng)絡，以保證主控板與監(jiān)控系統(tǒng)、人機交互界面等模塊的穩(wěn)定通信。軟件方面，利用交點式不對稱規(guī)則采樣方法對PWM占空比算法進行了分析，通過C語言完成DSP控制程序（包括主程序、占空比計算程序、故障處理程序等）的編寫，基于Verilog HDL語言在FPGA中完成多個通用PWM IP核的設(shè)計。通過參數(shù)配置，可以適應不同單元