基于FPGA的级联H桥多电平变流器CPS-PWM触发脉冲快速生成

冲生成模块，两模块之间采用光纤通讯模式，具体阐述如下：

(1)顶层触发监控模块 触发监控模块主要负责触发脉冲占空比、同步信号、控制命令、底层控制参数等信息的下发；采集处理底层控制系统的功率单元运行状态以及逻辑综合、故障处理等任务，控制结构原理如图5所示。

通信模块(2)是整个触发监控系统中的关键性环节，主要承担的任务有：①接收模块(1)的译码控制命令，判断命令类型；②同步信号的编码、下发；③接收底层控制系统上传的各功率单元运行状态信息，存储到RAM2相应存储单元中并传输到故障处理模块；接收故障模块向底层控制系统发出的故障处理命令。

(2)底层脉冲生成模块 底层脉冲生成模块除负责脉冲生成、驱动控制任务外，还担负着整个功率单元的通信和故障处理任务。该模块主要由脉冲生成单元、通信单元及IPM驱动接口电路等几部分组成。脉冲形成单元负责CPS-SPWM触发脉冲的生成任务。脉冲生成的原理在前文中已经作了详细的介绍，这里将重点介绍各功率单元的底层控制系统脉冲生成的过程，如图6所示。

脉冲形成单元主要由载波形成模块和比较模块两大部分组成：载波形成模块用来形成三角载波。比较模块的主要任务是生成IGBT触发脉冲。即将存放在Tx1CMP／Tx4CMP中的占空比数据与Tx1／TX4中的载波数据进行比较，输出PWM触发脉冲。需要说明的是，Tx1CMP／Tx4CMP中的数据在对Tx1／Tx4进行清零或重载的同时，进行数据更新(重载)。

5 实验

实验模型参照图1，直流侧电压Udc=90 V，载波频率1／Tc=1．28 kHz，采样周期Ts=78．125μs。脉冲传输采用编码方式，传输延时Ttr≈5μs。实验波形如图7所示。

图7a，b分别为基于对称和不对称规则采样法的输出电压u及调制波us的波形。可见，基于对称规则采样法的u滞后us约5 ms；而基于不对称规则采样法的u滞后us约3 ms，具有较快的生成速度。

6 结论

理论分析和实验结果表明：此处所述基于不对称规则采样法的CPS-SPWM脉冲生成方法，相对基于对称规则采样法的CPS-SPWM脉冲生成方法，既没有增加采样频率，也没有增加计算工作量，具有较快的生成速度。此外，由于采用了基于FPGA的CPS-SPWM脉冲生成的实现方法，为上述CPS-SPWM脉冲的快速生成提供了重要保障。