基于FPGA的有源电力滤波器PWM信号发生器的设计

基于FPGA的有源电力滤波器PWM信号发生器的设计
作者：段月霞郭振华
来源：《科技创新导报》2011年第25期

摘要:针对有源电力滤波器(APF)对IGBT触发脉冲信号控制的较高要求,分析了PWM信号产生机理,基于QuartusII软件设计了一种全数字三相PWM信号发生器,给定脉宽信号经过调理与数字三角波信号比较,经过宽度可调的死区发生器信号处理后,产生六路PWM脉冲信号,经驱动保护信号调理电路控制相关IGBT的导通,达到抑制谐波、补偿无功电流的目的。给出了死区发生器程序。通过仿真实验,结果证实了设计的正确性和可行性。

关键词:汽车水箱除垢剂脉冲宽度调制伞齿轮设计FPGA有源电力滤波器QuartusII

中图分类号:TN713 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(a)-0015-02

Design of PWM Siginal Generator of the Active Power Filter Based on FPGA

Abstract:Focus on the high requirements of active power filter(APF) on the control of the IGBT trigger pulse signal,the PWM signal mechanism is analyzed.And a fully digital thre

e-phase PWM signal generator is designed based on Quartus II,which can realize the comparing between the pulse width signal modulated and triangular wave signal.After processed by the dead-generator signal,the pulse width signal produces six-way PWM pulse signal.Signal modulated circuit can control the state of IGBT,if it should be on or off.It can get the aim of harmonic suppression,reactive current compensation.At last the program of dead zone generator is introduced. In the simulation experiments,the results are confirmed correctly and feasibly.

Key words:APF;IGBT;PWM;Quartus II;FPGA

随着电力电子技术的飞速发展,一方面由电力电子技术给现代化信息时代带来方便、高效巨大利益的同时,它的非线性工作特性对供电系统的电能质量造成了严重污染。另一方面,采集程序现代化工业、商业和居民电能用户对电力系统的供电电能质量提出了更严格的要求。而基于脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)技术的电压源型逆变器为核心的并联型有源电力滤波器(APF)作为电网净化器——抑制谐波电流、补偿无功电流,风速辅助即提高负载功率因数、改善电网电能质量。关于并联型有源电力滤波器的研究与应用得到了国内外广泛

重视[1],本文基于QuartusII软件提出并设计了三相三线制并联型有源电力滤波器的全数字PWM信号发生器,压差显示仪通过仿真实验,结果证实了设计方案的正确性和可行性。

1 系统工作原理

脉冲宽度调制,是利用冲量效应原理实现的,即大小、波形不同的窄脉冲变量作用在惯性系统时,只要它们的冲量,即变量对时间的积分相等,其作用效果基本相同。并联型有源电力滤波器就是基于指令电流参考信号,利用PWM脉冲控制高速电子开关IGBT通断实现电容电压的投切,得到一系列幅值相等、宽度不同的PWM信号,再经过连接电抗器变换,将能量回馈给电网,从而达到对负载电流畸变分量的补偿。并联型有源电力滤波器系统包括负载电流检测、补偿电流检测、直流电容电压检测、系统同步参考电压检测检测(A相)和其它各种保护信号检测等,检测信号经中央处理器DSP计算处理后,输出指令电流参考信号,送FPGA,经FPGA处理后产生三相6路PWM信号,控制主电路IGBT的导通和关断,实现电容电压的投切,从而达到抑制谐波电流分量、补偿无功电流分量,即改善低压配电电网电能质量、提供功率因数的目的。

那么如何产生所需要的PWM信号则是PWM技术的关键。传统方法是利用模拟方法,对