[发明专利]基于FPGA的空间矢量脉宽调制方法

摘要

本发明提出一种基于FPGA的空间矢量脉宽调制算法的实现方案。该方案按照FPGA模块化设计思想将空间矢量脉宽调制(SVPWM)调节器划分为如下九个模块：定标、时序控制、扇区判断、状态机、矢量选择、时间计算、过调制、PWM输出和死区调节。该方案充分利用了FPGA并行处理特点、逻辑实现及硬件乘法器资源，主要采用逻辑判断及一些乘法计算，避免了反正切、三角函数等复杂计算。该方案支持过调制、死区调节、对称PWM和非对称PWM模式。

主权项

1、一种基于FPGA的空间矢量脉宽调制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一，时序控制：时序控制模块采用大小可调的增减计数器产生的同步脉冲，输送给定标模块、状态机及后续模块，作为同步工作信号；通过检测同步脉冲的下降沿来触发电路保证各个模块的同步，同步脉冲的周期为脉宽调制器输出调制波的周期，同时又作为空间矢量脉宽调制器的输出，用于交流伺服系统中不同功能模块之间的同步；所述后续模块包括扇区判断模块、矢量选择模块、时间计算模块、过调制模块、脉宽调制器、死区调节模块；步骤二，定标：定标模块在步骤一产生的同步脉冲控制下，将输入空间矢量脉宽调制器的参考矢量Uα、Uβ进行预处理，使参考矢量Uα、Uβ能够直接进入后续模块；步骤三，扇区判断：扇区判断模块在步骤一产生的同步脉冲控制下，对经过步骤二处理后的参考矢量Uα、Uβ进行进一步的处理，对参考矢量Uα、Uβ所处的扇区进行判断；步骤四，矢量选择与时间计算：矢量选择和时间计算模块根据步骤三中对扇区判断的结果，根据相关计算式得到相应扇区的作用矢量及其有效时间；步骤五，过调制：过调制模块对步骤四中矢量选择和时间计算的结果进行判断，确定是否出现过调制，如果检测出现过调制，则进行过调制处理；步骤六，状态机与脉宽调制器调制波输出：状态机模块根据步骤一产生的同步脉冲、步骤五中时间计算模块中的时间输出和输入量模式选择信号实现对脉宽调制器的调制信号输出进行控制；步骤七，死区调节：死区调节模块对经过步骤六处理的调制信号加入死区，形成一个可直接用于逆变器的调制信号。