用英飞凌XMC4500实现三电平驱动

摘要：本文介绍了中点箝位式三电平逆变器的驱动和保护机理，结合英飞凌最新的ARM Cortex-M4内核32bit工业单片机XMC4500，示例了具体的实现方式，并给出了试验结果。

引言

三电平结构作为多电平逆变器拓扑结构之一，在实际工业现场获得了广泛的应用。普通的二电平逆变器由有正、负两极的中间直流电压给逆变器供电，三电平逆变电器与普通的二电平逆变器相比，输出电平数(相电压三电平，线电压五电平)增加，输出电压的谐波减少。另外，三电平逆变技术在减小系统的开关损耗与导通损耗，降低管子的耐压与系统的EMI方面性能都较普通的二电平逆变器有所改善。本文中我们以中点箝位型三电平逆变器(NPC)为例。

XMC4000是英飞凌最新推出的基于ARM Cortex-M4的32位工业单片机家族，是面向实时控制系统的单片机设计取得的一次重大突破。英飞凌充分发挥其在设计面向实时控制应用的单片机方面深厚的技术专长，将之与ARM Cortex-M4内核的全部优点汇集于一身，打造出独一无二的XMC4000单片机家族。该单片机家族采用英飞凌强大的外设集，可针对不同应用的需求进行灵活配置，因而成为当今工业控制解决方案的不二之选。XMC4000可帮助客户应对提高能率、支持高级通信协议和缩短产品开发周期等挑战。为了打造出高能效解决方案，该单片机平台沿袭了英飞凌闻名遐迩的可配置外设集、嵌入式高速Flash技术、高质量标准、较长的产品生命周期，以及耐受高达125℃环境温度等优点，此外还充分发挥了英飞凌作为全球领先的汽车电子器件供应商的优势。

三电平逆变器的驱动要求

从图1可以看出，三电平的输出有Vdc/2，0，-Vdc/2三种可能的电压输出值，分别记作P、0、N。开关状态P和0、0和N可以相互自由过渡，但P和N不能直接过渡，必须通过中间状态0来过渡，不允许P和N间直接跳变。定义电流从逆变器流向负载为正向，电流从负载流向逆变器为负向。　　

 

由上面的工作状态我们可以分析得到表1。