[实用新型]基于FPGA的高精度死区补偿装置

摘要

基于FPGA的高精度死区补偿装置。每个IGBT逆变器设2-3个脉宽测量电路、一片现场可编逻辑阵列FPGA、驱动电路和主控系统。测量电路有:由运放U1、C1、R2、R4、R3、R5、R6组成的基准电压产生电路；由C2、R1、R7组成的积分电路；输出端接FPGA的比较器U2和U3；由FPGA控制开闭的晶体管Q1、Q2组成的初始化电路；且R2＝R1；R4＝R7；R3＝R6﹤﹤(R3+R5+R6)；C1﹥﹥C2。主控系统提供给定矩形脉冲U7。被测实际PWM脉冲Ua上升和下降沿积分结束时刻由测量中记录；等效矩形脉冲Ux上升和下降沿零时刻由测量计算获得后,由FPGA算出误差进行累加，再经驱动电路送入逆变器进行补偿。补偿原理是测出实际PWM脉冲波形,进行补偿。获得的等效脉宽更准确、补偿精度最高、测量电路电圧稳定、用FPGA补偿效率高、抗干扰性更好。有效排除波形畸变导致高压变频器电机转矩脉动和对光伏逆变器供电质量的影响。

主权项

基于FPGA的高精度死区补偿装置,包括:1)用于高压变频器；高压变频器三相变频电源中每相均串接多个功率单元形成高压电源,三相交流市电(1)经过移相变压器(9)向各功率单元提供移相后三相交流电(1n)；每个功率单元主回路由移相后三相交流电(1n)、整流滤波电路(2)、IGBT全桥逆变器(3)组成；或者2)用于光伏逆变器；每相主回路由光伏电池(1m)、电容滤波电路(2m)、IGBT三相逆变器(3m)组成；其特征是：1)所述死区补偿装置,包括:对应每个IGBT全桥或多桥逆变器设2‑3个脉宽测量电路(4)、一片现场可编逻辑阵列FPGA(5)、一个驱动电路(6)；并包括外部的主控系统:(7)；每个脉宽测量电路如下组成:①由运放U1、电容C1、电阻R2、R4、R3、R5、R6组成的基准电压产生电路；②由电容C2、电阻R1、R7组成的积分电路；③由比较器U2和U3组成比较电路,比较器U2和U3输出端S1、S2分别接FPGA两个输入IO口；④由晶体管Q1、Q2组成的初始化电路:两晶体管Q1、Q2基极分别接FPGA输出接口G；⑤设上述R2＝R1；R4＝R7；R3＝R6﹤﹤(R3+R5+R6)；C1﹥﹥C2将每个脉宽测量电路中电路电压Udc端、Ua端和低电位端DCN分别接IGBT全桥或多桥逆变器直流母线高电位端D、中端E和负端O；2)主控系统通过光纤通信传输向FPGA提供上升和下降沿零时刻t0、t02的给定矩形脉冲U7；被测实际PWM脉冲Ua的上升和下降沿零时刻为t11、t12；FPGA设的等效矩形脉冲Ux的上升和下降沿零时刻为tc1、tc2。