项目名称

  基于ARM+FPGA的多电平逆变器研究

预计实施时间

   2011.10.14-2012.1.25

采用平台

   ARM+FPGA的控制系统（以Kinetis K40平台为主）

是否需要Kinetis塔式开发板（K60）特别支持

是

设计大赛将为没有开发工具的网友，提供200个开发板支持名额，提供Kinetis K40塔式开发板一个，供网友完成设计。

特别声明：开发板资源有限，如申请到开发板却又不能按计划完成设计，请联系工作人员退还开发板，我们将把开发板的名额顺延给更多的网友。请大家珍惜有限资源，为同道朋友提供更多机会。

背景描述

      目前，国外著名的三电平变频器品牌和相关研究众多，技术己进入实用。相对于国际上先进的三电平和多电平变频调速技术，我国在这方面的研究起步较晚。多电平逆变器由于具有效率高动态性能好，对电动机产生的谐波较少，适合高压大容量等优点，在高压大容量交流调速领域得到了广泛的运用。随着新型电力电子器件以及FPGA、DSP、ARM等智能控制芯片的迅速普及，这一技术必将在大功率应用场合大显身手。

功能描述

      三电平变换器是近年来发展起来的一种新兴变流技术，与传统的变流器相比，它能增大系统的容量和耐压，在不增加器件开关频率的条件下，减小变流器的开关损耗和输出电压谐波含量，目前它已成为大容量变流装置的主要电路方式。

      通过搭建 ARM和FPGA的控制系统的硬件平台，在三电平实验平台上进行实验，验证基于60°的三电平SVPWM算法，最后控制电机运行，实现闭环控制，

应用领域

   高压大容量电机控制领域

解决办法

   本方案采用基于60°的三电平电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制的原理.相应的SVPWM算法已经运用MATLAB搭建了仿真平台进行了验证。本方案通过设计ARM和FPGA的控制系统，搭建硬件平台，进行算法设计，产生所需的PWM波形，通过驱动电路驱动IGBT,本系统利用ARM运行速度快的特点进行相关处理，得出与参考电压相应的开关状态和作用，传输给FPGA处理成相应的PWM信号.FPGA用扩展了控制信号的输出，节省了ARM信号引脚资源，

本方案通过贵公司提供的Kinetis K40和实验室现有的FPGA控制板构建控制系统，并在三电平主电路实验平台上进行实验，最后控制电机运行，通过采样电路采样电压和电流的值完成闭环控制。

预期效果

1.搭建ARM和FPGA的控制系统的硬件平台；

2.在实验平台上验证基于60°的三电平SVPWM算法，得出实验的电压和电流波形；

3.控制实验室永磁同步电机的运行，实现矢量控制。

时间安排

  2011年10月15日-12月15日

  提交方案，进行控制系统的设计搭建和软件设计

  12月15日-2012年1月25日

  在实验平台上进行相关实验和调试，控制电机运行

2012年1月31日

  提交设计的相关技术报告、视频。

总结

      构建ARM和FPGA的控制系统的硬件平台，验证SVPWN算法和实现电机的三电平矢量控制，控制永磁同步电机的运行。

备注

      本实验室FPGA控制板和相应的三电平实验平台都有，缺少ARM控制板，希望贵公司给予支持。该项目由实验室符博士进行指导完成。