[实用新型]一种基于ARM和FPGA的三电平控制系统

说明书

本实用新型公开了一种基于ARM和FPGA的三电平控制系统，包括：FPGA，用于产生中断信号；采样器，输入端用于与三电平电路的输入端和输出端连接，采集模拟信号；处理器，输入端连接采样器和FPGA的输出端，输出端与FPGA的输入端连接，用于接收到上述中断信号后，控制采样器采集模拟信号，并将上述模拟信号传输至处理器进行处理，得到上开关管和下开关管的开关时间信号，将开关时间信号传输至FPGA进行处理，得到各开关管的开关信号；驱动器，上述驱动器的输入端与FPGA的输出端连接，用于驱动相应的开关管，上述处理器和FPGA不受外部设备的约束，具有高度的可移植性和复用性。

技术领域

本实用新型涉及三电平控制系统，具体涉及一种基于ARM和FPGA的三电平控制系统。

背景技术

随着新能源产业的蓬勃发展，更高电压水平的电力电子变流器得到越来越广泛的应用，三电平变流器通过低压开关器件的串并联，就可以做到更高的电压等级，更多的输出电平数，更小的电压谐波，同时也满足大功率的应用场合，是目前新能源变流器的发展趋势。

但ANPC三电平由于开关管多，空间矢量控制算法复杂，通常使用DSP处理器来进行大量的三角函数运算，同时使用DSP处理器配套的专用PWM定时器来产生开关管开关信号，控制算法复杂，常常需要专用的DSP芯片和PWM外设，不便于推广。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是三电平电路的控制需要与专用外部设备配合使用，不便于推广，目的在于提供一种基于ARM和FPGA的三电平控制系统，解决专用外部设备限制ANPC三电平变流器推广的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种基于ARM和FPGA的三电平控制系统，包括：

FPGA，用于产生中断信号；

采样器，上述采样器的输入端用于与三电平电路的输入端和输出端连接，采集模拟信号；

处理器，上述处理器的输入端连接采样器和FPGA的输出端，上述处理器的输出端与FPGA的输入端连接，用于接收到上述中断信号后，控制采样器采集模拟信号，并将上述模拟信号传输至处理器进行处理，得到三电平电路中每相桥臂上开关管和下开关管的开关时间信号，将上述开关时间信号传输至FPGA进行处理，得到三电平电路中每相桥臂各开关管的开关信号；

驱动器，上述驱动器的输入端与FPGA的输出端连接，用于接收上述开关信号，得到三电平电路中每相桥臂各开关管的驱动信号，驱动相应的开关管。

在上述FPGA产生的中断信号被处理器接收后，处理器发送指令至采样器，控制采样器采集模拟信号，并将采集的模拟信号传输至处理器，经过处理器的计算得到上开关管和下开关管的开关时间，再将开关时间信号传输至FPGA，经过FPGA的处理得到各开关管的开关信号，利用驱动器驱动相应的开关管，实现三电平电路控制；上述处理器和FPGA不受外部设备的约束，可根据实际情况灵活选取型号，具有高度的可移植性和复用性；上述FPGA输出开关信号，使输出的开关信号不受处理器的影响，在处理器出现故障或失效后，该控制系统能自主关断输出的开关信号，具有较高的可靠性。

进一步的，上述采样器采集的模拟信号包括三相电压信号、上母线电压信号和下母线电压信号。

上述三相电压信号是采样器与三电平电路的输入端连接采集到的电压，上述上母线电压信号和下母线电压信号是采样器与三电平电路的输出端连接采集到的电压，上述上母线电压和下母线电压的和为母线总电压，上述母线总电压用于对上述三相电压信号进行归一化操作，降低三电平电路控制的算法，无需使用特定的外部设备对三电平电路进行控制，便于推广使用。

进一步的，上述处理器包括：

模数转换模块，与上述采样器和FPGA的输出端连接，用于将模拟信号和中断信号转换成数字信号；