采用FPGA来实现SVPWM调制算法

FPGA

1. 为什么要使用FPGA实现
在全控型电力电子开关器件出现以后，为了改善交流电动机变压变频调速系统的性能，科技工作者在20世纪80年代开发出了应用脉宽调制(PWM)威廉希尔官方网站的变压变频器，由于它的优良的威廉希尔官方网站性能，当今国内外生成的变压变频器几乎都已采用这项威廉希尔官方网站。目前在逆变器控制领域广泛使用DSP来实现SVPWM的调制算法，具有硬件简单、灵活性好等特点。但是PWM波的产生需要定时的采样与计算，从而使得控制系统的实时性低，CPU的利用率不高。由于DSP采用串行的数据处理机制，在对数据量大、速度要求高，高实时性和高可靠性的底层信号进行处理时并无优势可言，而这恰恰是FPGA的强相。

由于FPGA采用数据并发执行的处理方式，使得其在高速大规模的数据处理方面有着无可替代的优势，随着FPGA工艺和设计水平的不断提高，其在数字系统中扮演的角色也从逻辑胶合者提升到处理器的核心。FPGA在工业控制中的应用早在十年前就已经出现，随着FPGA芯片价格的不断降低，其在工业领域的应用正在飞速发展，采用FPGA来实现SVPWM调制算法也将层出不穷

2. 系统任务分析及实现
SVPWM调制算法相对比较复杂，在完成系统控制任务时，要根据需要对任务进行模块划分，从而逐个实现，最终完成一个完整的控制系统。首先分析了系统的主要任务，然后给出各项任务的具体实现策略，具体包括扇区判别、基本矢量作用时间计算、波形产生、死区产生四个模块。其基本原理如图1所示。

通常在矢量控制的系统中，根据控制策略进行适当的坐标变换，可以给出两相静止坐标系即αβ坐标系电压空间矢量的分量uα、uβ，同时还要给定调制周期Ts以及直流侧电压值Ud，这时就可以进行SVPWM的控制。具体的流程为：