FPGA平台实现最小开关损耗的SVPWM算法

摘要：详细分析了SVPWM的原理，介绍一种根据负载的功率因子来决定电压空间零矢量的分配与作用时间的SVPWM算法，使得桥臂开关在通过其电流最大时的一段连续时间内没有开关动作。这样在提高开关频率的同时减小了开关电流，以此得到具有最小开关损耗的SVPWM算法。Si-mulink仿真结果验证了理论的正确性，ModelSim的仿真结果表明该算法在FPGA平台上实现的可行性。
关键词：逆变器；SVPWM；不连续调制；零矢量；最小开关损耗；FPGA

引言
脉冲调制技术(PWM)已被广泛应用于逆变器的设计当中，电压空间矢量调制技术(SVPWM)与SPWM相比，直流电压利用率提高了(15.4％)，且利于数字化实现。本文介绍了一种基于不连续调制的SVPWM算法，可根据负载功率因子在不同扇区内灵活放置零电压矢量，与传统的连续调制SVPWM相比，在增加开关频率的同时减小了开关电流。仿真结果也表明这种方法有着最小的开关损耗。
现场可编程逻辑阵列FPGA是高集成度和高复杂度的可编程ASIC，具有设计灵活、开发周期短、可靠性高、纯硬件并行处理、不占用CPU资源等特点。本文以FPGA硬件平台来实现算法，采用硬件连线实现软件算法，实现真正的并行运算，这样可降低系统对MCU／DSP的速度要求。此外，基于IP核的模块化设计使得系统设计灵活，便于升级维护，满足更高性能的要求。

1 SVPWM原理
图1为典型的电压型三相两电平逆变器的设计，开关一共有8种不同的状态，因此逆变器的输出电压可以由这8种不同开关状态来合成。

定义单个开关状态，三相坐标系经Clarke变换为复平面α—β坐标系
模长为0称为零电压矢量，6种开关状态如图2所示，电压矢量空间被6个有效电压矢量分为6个扇区。