[发明专利]基于FPGA的DSPACE的三电平脉冲扩展的控制方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于FPGA的DSPACE的三电平脉冲扩展的控制方法及其装置，属于电力电子技术领域，适用于实验和工业应用。 

背景技术

近年来，随着全控性功率器件生产技术的成熟，在越来越多的高压大功率变频器场合选择采用多电平技术，同时DSPACE在控制算法实现和升级上有着其他控制器无法比拟的优势。因此，如何利用DSPACE在算法实现上的优势来进行高压大功率多电平变频器的实验研发和工业应用成为迫切需要解决的问题。 

目前，多采用修改DS5101板卡的DWO语言来实现多电平脉冲的扩展功能，但是由于其底层DWO语言执行时自身固有的缺陷无法准确的实现三电平PWM脉冲输出，同时将DS5101设置为输出模式时当功率主回路发生故障无法立即对功率器件做出保护动作。 

如图7所示的二极管箝位式三电平主电路图，在采用DSPACE中DWO语言对DS5101板卡控制其输出脉冲驱动三电平主电路进行工作时，需要设定DWO语言中的某一路脉冲的作用时间参数tb1和tb2，其中：tb1表示脉冲高电平作用时 间，tb2表示脉冲低电平作用时间，由于每条语句执行都需要占用一定的时钟周期，因此当设定tb1=0或者tb1=Ts（Ts为开关周期）时无法实现输出占空比为0%和100%的PWM脉冲波形，最终输出的三电平PWM脉冲如图5（a）所示的波形，且图5（b）为图5（a）的局部放大图。 

下面对图7所示的二极管箝位式三电平主电路的功率器件的工作状态进行分析（以A相为例），图中逆变器的A相桥臂有四个功率开关管S_a1,S_a2,S_a3,S_a4，两个箝位二极管D_a1,D_a2和四个续流二极管D_a3,D_a4,D_a5,D_a6。变量S_A表示A相桥臂的开关状态： 

1.若S_a3,S_a4关断，S_a1,S_a2导通，定义这种状态为1态S_A＝1，当电流i_S为正值时，电流从电源正端P点经S_a1,S_a2流入U点；当电流i_S为负值时，电流从U点经D_a3,D_a4流入P点。因此无论i_S为何值A点都接到P点，故：

2.若S_a1,S_a4关断，S_a2，S_a3导通，定义这种状态为0态S_A＝0，当电流i_S为正值时，电流从电源正端O点经D_a1,S_a2流入U点；当电流i_S为负值时，电流从U点经S_a3,D_a2流入P点。因此无论i_S为何值A点都接到O点，故：U_U0＝0。 

3.若S_a1,S_a2关断，S_a3,S_a4导通，定义这种状态为-1态S_A＝-1，当电流i_S为正值时，电流从电源负端Q点经D_a5,D_a6流入U点；当电流i_S为负值时，电流从U点经S_a3,S_a4流入Q点。因此无论i_S为何值A点都接到Q点，故：