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基于三电平NPC技术的SVG控制方法及其系统实现刘国海;刘云龙;李俊杰;刘贺;陈兆岭【摘要】针对煤矿井下非线性负荷产生的无功以及电压波动等电能质量问题,搭建了矿用防爆型1140 V、400 kVar三电平NPC技术的静止无功发生器(SVG),并提出适用于系统无功补偿控制的三电平空间电压矢量调制算法.基于两电平空间矢量调制原理,将三电平的参考电压矢量扇区判断和基本电压矢量作用时间简化到两电平范畴,从而推导出三电平SVG的SVPWM调制算法及中点电压平衡的控制策略.研制出基于DSP与FPGA结构的三电平SVG数字控制系统.在所搭建的系统上进行了模拟试验.试验结果表明:所研制的系统具有良好的容性和感性无功控制特性,动态响应5～10 ms,满足工业现场实际要求.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(036)004【总页数】6页(P439-444)【关键词】静止无功发生器;三电平;NPC;SVPWM;中点电压【作者】刘国海;刘云龙;李俊杰;刘贺;陈兆岭【作者单位】江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013;江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013;上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240;江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TM46近年来，随着电力电子技术和微控制器技术的快速发展，大功率静止无功发生器（static var generator，SVG）得到了广泛的应用.尽管SVG在国内已经得到广泛应用，但在煤矿井下配电系统中主要采用传统无功补偿器，先进的无功补偿装置应用较少.相比传统的静止无功补偿器（static var compensator，SVC），SVG具有无功功率补偿连续可调、动态响应快、噪声小及损耗小等优势.而且采用PWM、多重化和多电平等技术的SVG可以有效地抑制电压波动、谐波以及闪变，消除三相不平衡，改善电能质量，提高效率，是国内外动态无功功率补偿研究的主要方向之一［1-7］.三电平变流器主要有两种主电路拓扑结构：二极管箝位式和电容箝位式三电平变流器.基于三电平NPC技术的SVG相比两电平SVG具有明显的优势，可以达到更高的电压等级，输出电压比两电平变流器具有更小的d v/d t，输出电压、电流谐波含量降低，开关损耗小、效率高，系统具有更高的无功功率补偿容量［8-9］.文中研究基于三电平NPC技术的SVG的主电路拓扑结构及工作原理；其次，将两电平SVPWM引入到三电平SVPWM算法上，给出参考电压矢量分解SVPWM 算法和中点电压平衡控制方法，采用功率解耦控制策略对系统无功功率及直流侧电压进行有效的控制；最终，在一台三电平SVG试验样机上对调制算法及控制策略进行验证.基于三电平NPC技术的SVG主电路拓扑结构如图1所示，相比两电平变流器，在三电平变流器换相过程中，每个IGBT均只承受直流侧总电压的一半，提高了设备容量，降低成本，并且具有输出电压、电流谐波低、电磁干扰小等优点［8］.图2为SVG等效电路及矢量图.图2a中Lc，Rc为SVG系统等效电感和电阻（包括连接电抗器和系统本身阻抗），Us是网侧电压，Uc是SVG输出电压，Ic是SVG吸收的电流.对图2a所示的SVG等效电路进行分析，可将SVG当作电压控制电流源来对待，通过改变SVG输出电压Uc与电网电压Us的相位差以及Uc的幅值，来间接地控制SVG从电网吸收电流Ic的相位和幅值，即控制了SVG吸收容性无功功率还是感性无功，以及无功功率大小［1］.图2b中φ是连接电抗器的阻抗角，δ是SVG输出电压Uc与电网电压Us的相位差.当电流超前电网电压90°，SVG吸收感性的无功功率；当电流滞后电网电压90°，SVG吸收容性的无功功率.考虑到电网为系统的损耗提供有功功率，电网电压Us与电流Ic相位差略小于90°，偏差角为δ，这个δ角就是SVG输出电压Uc与电网电压Us的相位差.目前，基于电压空间矢量的三电平NPC变流器调制算法主要包括古典算法、基于参考电压矢量分解SVPWM算法、基于线电压坐标系的SVPWM算法、基于60°坐标系的SVPWM算法、基于120°坐标系的SVPWM算法等［10-17］.图3为三电平NPC变流器的电压空间矢量图.由图3可见，采用基于两电平SVPWM的三电平SVPWM调制算法，将空间矢量图分为6个大扇区1-6，分别以小矢量V1，V2，V3，V4，V5，V6作为两电平电压空间矢量的等效零矢量，相邻两个两电平正六边形扇区存在重叠部分，一般情况，对于重叠部分按平分线进行划分，如图3阴影与非阴影部分所示.基于两电平空间矢量调制原理，将三电平的参考电压矢量扇区判断和基本电压矢量作用时间简化到两电平范畴，从而推导出三电平SVG的SVPWM调制算法及中点电压平衡的控制策略.文中提出的算法采用传统七段式SVPWM开关序列设计，在非阴影扇区1，3，5奇数扇区存在两个N型小矢量和一个P型小矢量，称作N型小矢量扇区；在阴影扇区2，4，6偶数扇区存在两个P型小矢量和一个N型小矢量，称作P型小矢量扇区.图4为参考电压矢量转换图.如图4所示，例如当Vref落入大扇区2小扇区Δ1时，以V2为等效零矢量，V8，V9为等效非零矢量.根据矢量合成，得到两电平SVPWM调制算法的相对应等效矢量，则有其中，在基于参考电压矢量分解三电平SVPWM里矢量Vsref表示两电平SVPWM等效合成矢量，Vn-m代表大扇区n里第m个等效矢量.如图4所示两电平SVPWM调制算法的相对应等效矢量，采样周期为Ts，根据伏秒平衡原理，可以得出式中：V2-0为等效零矢量；T0，T1和T2分别为V2-0，V2-1和V2-2对应的作用时间.将式（1）代入到（2）中，可得出由此可知，利用两电平SVPWM计算的三电平空间矢量作用时间是等效的.同理可得其他等效矢量及作用时间.三电平NPC变流器的直流侧中点电压随着运行状态的不同而改变，为了使直流侧中点电压偏移最小，文中采用的控制策略如下：加入平衡因子f调节正负小矢量冗余开关状态的作用时间，并采用P型小矢量扇区与N型小矢量扇区的切换，有效地控制中点电压平衡.在基于两电平SVPWM的三电平SVPWM调制算法中，每个扇区均以该扇区对应的小矢量为主，通过检测直流电压Vdc1和Vdc2来调节平衡因子f，进行P型和N型开关状态的作用时间调整，以及P型小矢量扇区与N型小矢量扇区的切换.平衡因子f根据电荷守恒原理计算可得.当1＜|f|时，对于相邻两个两电平正六边形扇区重叠部分，采用P型小矢量扇区与N型小矢量扇区的切换，根据图3所示的小扇区标号，用x-y表示x大扇区y小扇区，x和y为1～6，扇区切换状态如表1所示，该切换以中点电流流出为正进行分析.当-1≤f≤1时，等效零矢量的作用时间T0可以分为P型和N型开关状态两段，分别为T0P和T0N.通过调节平衡因子f改变P型小矢量和N型小矢量作用时间，即有式中：当Vdc1＞Vdc2，有f＞0；当Vdc1＜Vdc2，有f＜0.研制了面向煤矿井下电力系统，应用于大功率电机负载的新型三电平1 140 V、400 kVar无功功率补偿装置.研制出基于DSPTMS320F28335与FPGA的全数字控制系统.装置主拓扑参数：电网线电压有效值Us=1 140 V；电网频率f=50 Hz；直流侧电容C=3 000μF；并网电抗器Lc=0.6 mH；直流侧电容电压参考值；额定输出电流Ic=200 A.文中采用电流间接控制，将SVG当作电压控制电流源来对待，通过改变SVG输出电压Uc相位以及幅值，来间接地控制SVG从电网吸收电流Ic，包括无功电流Icq 和有功电流Icd，分别与SVG吸收的无功功率和有功功率成线性关系.该方法通过PI调节器实现对无功功率和有功功率模块解耦，实现简单，具有良好的动态响应.三电平SVG系统控制图如图5所示.为了使直流侧总电压Vdc保持恒定，将直流侧电压的参考值与实际检测直流侧电压瞬时值Vdc的差值经过PI调节器得到输入有功电流的给定值，通过控制SVG吸收的有功功率来稳定直流侧总电压.根据现场应用实际情况，搭建了模拟试验系统.该系统由所研制的1 140 V、400 kVar静止无功补偿器、模拟电机负载、相关测试仪器组成，现场应用试验系统如图6所示.图9 ，10分别为所研制SVG电流阶跃给定为200 A时容性和感性无功的运行试验波形.图11为感性无功到容性无功的动态切换波形，动态切换响应时间在5～10 ms.1）基于三电平NPC技术构建SVG拓扑，提出适用于系统无功补偿控制的三电平空间矢量调制算法（SVPWM）的策略.2）研制出基于DSP与FPGA结构的三电平SVG数字控制系统，并首次应用于煤矿井下电力系统无功补偿装置1 140 V、400 kVar三电平SVG的研制.3）试验结果验证了文中系统的调制算法及控制策略具有可行性，表明该样机系统具有良好的容性和感性无功控制特性，动态响应5～10 ms，满足工业现场实际要求.【相关文献】［1］王兆安，杨君，刘进军，等.谐波抑制和无功功率补偿［M］.2版.北京：机械工业出版社，2006.［2］张文亮，汤广福，查鲲鹏，等.先进电力电子技术在智能电网中的应用［J］.中国电机工程学报，2010，30（4）：1-7. 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Zhao Zengyu，Ma Gang，Zhu Naipeng.Research ofmine-used 3.3 kV static var compensator based on SVG［J］.Industry and Mine Automation，2011，37（8）：155-158.（in Chinese）［8］吴斌.大功率变频器及交流传动［M］.卫三民，苏位峰，宇文博，译.北京：机械工业出版社，2008.［9］ Ghennam T，Bouhali O，Maizi D，et al.Theoretical study and experimental validation of a wind energy conversion system control with three-level NPC converters［C］∥Proceedingsof2012 20th International Conference on Electrical Machines.Marseille，France：IEEE Computer Society，2012：2178-2183.［10］于月森，姜小艳，符晓，等.三电平变换器SVPWM算法综述［J］.变频器世界，2009，13（9）：35-40. Yu Yuesen，Jiang Xiaoyan，Fu Xiao，et al.An overview of three-level SVPWM algorithms［J］.The World of Inverters，2009，13（9）：35-40.（in Chinese）［11］ Gupta A K，Khambadkone A M.A space vector PWM scheme formultilevel inverters based on two-level spacevector PWM［J］.IEEE Transactions on Industrial Electronics，2006，53（5）：1631-1639.［12］ Halfaoui K，Guermazi A.Direct space vector PWM algorithm formultilevel inverters independent of thatof two levels with neutral point balancing［C］∥Proceedings ofthe2013 10th InternationalMulti-Conference on Systems，Signals andDevices.Hammamet，Tunisia：IEEE Computer Society，2013，doi：10.1109/SSD.2013. 6564082.［13］ Zhu Rongwu，Wu Xiaojie，Jiang Xiaoyan，etal.An improved neutral-point-potentialbalance control strategy for three-level PWM rectifier［C］∥Proc eedings of the 2nd Asia Pacific Conference on Postgraduate Research in Microelectronicsand Electronics.Shanghai：IEEEComputer Society，2010，doi：10.1109/PRIMEASIA.2010. 5604978.［14］ Saeedifard Maryam，Nikkhajoei Hassan，Iravani Reza. 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三相正弦波发生器的设计作者：肖传清来源：《南华大学学报·自然科学版》2013年第02期【摘要】本文介绍了一个以自激振荡为原理的三相正弦波发生器的设计，该电路主要是由运算放大器电路、移相电路以及外稳副控制电路组成，其中运算放大器对回路自激信号进行放大，三级移相电路对自激信号进行移相处理，外稳副电路对运算放大器放大倍数进行控制，使运算放大器在自激起振和稳定震荡时放大倍数自行变化，来完成整个自激回路信号的产生。
【关键字】三相正弦波发生器；运算放大器；移相；外稳副控制1 三相正弦波发生器概述随着科学技术不断进步，人类社会已经进入信息时代，越来越多的电子产品应用在社会的各个行业，在自动化控制和电子测量领域，三相正弦波信号是一个应用非常广泛的信号；在项目研发以及产品调试过程中，也经常用到三相正弦波信号作为输入，来检测产品的和个性。
一个良好的三相正弦波发生器输出的基准正弦信号的幅值和频率应该稳定，而且要求失真小，三相对称度较好。
本文介绍一种简单的三相正弦波信号发生器的设计，它是通过电路回路自激振荡生成三相正弦波信号，避免了单片机和FPGA等芯片编程的繁琐，可直接输出稳定的三相正弦波信号。
2 三相正弦波发生器对比正弦波发生器是指能够输出正弦波电测信号的仪器，故而可知三相正弦波发生器是指能同事后提供三相正弦波电测信号的仪器。
目前，正弦波发生器的设计方案有很多中，常见的设计方案有基于单片机的三相正弦波发生器设计和基于FPGA的三相正弦波发生器设计。
基于单片机的三相正弦波发生器一般的基本结构图1.基于单片机的三相正弦波发生器设计的基本原理就是使用单片机编程可控的优势，将三相正弦波信号的数字变量存放在单片机中，根据单片机定时起中由要求三相正弦信号输出频率而得的初始化设定为基准，定时向单片机数据传送端口发送指定的数字数据，数字数据通过单片机外围的数模转换器，将数字信号转变成模拟信号，然后经过运算放大器和功率放大器将模拟信号进行幅值和功率放大，来满足三相正弦信号对幅值和功率的要求，进而得到合适的三相正弦波信号。
三相三线制三电平APF仿真作者：万卓来源：《电脑知识与技术》2019年第06期摘要：非线性负载装置的大量使用造成电网中出现大量的谐波污染，应用无源滤波器补偿谐波已经不能满足，而有源滤波器可以动态实时补偿谐波。
再次，应用并阐述了并联型三电平APF的主电路、基于瞬时无功功率的谐波电流检测方法。
控制系统运用电流内环控制，电压外环控制，在PSIM软件中搭建仿真，通过在C-BLOCK模块进行锁相環设计与谐波算法设计，实验结果表明，并联型三电平APF动态补偿谐波得到了不错的效果。
关键词：无源滤波器；有源滤波器；瞬时无功功率；谐波电流检测中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2019）06-0212-04Three-phase Three-wire System Three-level APF SimulationWAN Zhuo（Xi‘an Polytechnic University， Xian 710048， China）Abstract： The application of passive filter to compensate harmonics is not enough， and active filter can compensate harmonics dynamically and in real time.Secondly， the main circuit of parallel three-level APF and the harmonic current detection method based on instantaneous reactive power are introduced.The control system USES current internal loop control and voltage external loop control to build simulation in PSIM software. The PLL design and harmonic algorithm design are carried out in the c-block module. The experimental results show that the parallel three-level APF dynamic harmonic compensation has achieved good results.Key words： passive filter， active filter， instantaneous reactive power， harmonic current detection电力电子技术的飞速发展，非线性的电力电子装置的大量使用给电力系统带来了大量的谐波，这使得谐波治理已经刻不容缓。
基于FPGA和单片机的多通道同步触发信号发生器冯元伟;冯宗明【期刊名称】《太赫兹科学与电子信息学报》【年(卷),期】2012(010)001【摘要】Solid-state pulsed power is a hotspot in the research of pulsed power. A multi-channel trigger control system, which is applied to the solid-state modulator, has been designed and tested. Under the control of Field Programmable Gate Array(FPGA) and Micro Control Unit(MCU), the trigger signal features a high pulse-repetition rate in burst mode, while the pulse width and frequency of every sub-pulse can be adjusted individually in real time. Between the trigger system and the power system, optoelectronic isolated circuit is adopted to reduce the interference of high power system on the low power system. The generator shows certain distinct advantages as convenient operation, steady run, simultaneous multichannel output and so on. The generator can output 240 synchronic trigger signals at most, and the maximum of 4 pulses burst. The design of the signal generator and the measured data of performance are presented in this paper.%介绍一种用于固态调制器的多路同步触发脉冲信号发生器.在单片机AT89S52和现场可编程门阵列(FPGA)的控制下,触发信号接多脉冲猝发模式高重复频率输出,并且每个子脉冲的脉宽、频率等参数均可单独实时调制.触发信号系统和高压功率系统之间采用光电同步隔离,降低了高压部分对低压部分的干扰.发生器具有操作方便,信号稳定,多路同步输出等特点.得到最多240路同步信号、最多4脉冲猝发的触发脉冲.【总页数】4页(P110-113)【作者】冯元伟;冯宗明【作者单位】中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TN959;TM935【相关文献】1.基于FPGA与单片机的多功能信号发生器的设计与实现 [J], 宗接华;赵春红;王超2.基于FPGA和单片机的信号发生器设计 [J], 肖青;刘方3.基于FPGA的可重构多通道DDS信号发生器 [J], 韩喜春;刘柏森;张丽;张凌志4.基于单片机和 FPGA的扫频信号发生器 [J], 冷建伟;徐琼琼5.基于FPGA的多通道多电平高压信号发生器 [J], 周家辉;刘一清因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于FPGA的虚拟异步电机系统的半实物实时仿真黄苏融;黄艳;高瑾;李益峰;元约平【摘要】提出一种基于数字化虚拟电机控制器的半实物实时仿真测试方法.利用现场可编门阵列(FPGA)建立三相异步电机及逆变器的虚拟电机系统模型,系统的仿真步长为1μs,逼近真实工况.在离线仿真环境MATLAB/Simulink中开发按转子磁链定向的矢量控制方法,实现RTW方式写入dSPACE控制器.搭建基于虚拟异步电机系统的硬件在环(HIL)实时仿真平台,并完成测试.在全实物平台上实施异步电机空载/负载工况下的矢量控制试验,通过与HIL试验结果的对比,验证了虚拟异步电机系统的有效性和准确性.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2013(040)009【总页数】6页(P1-5,38)【关键词】虚拟异步电机系统;矢量控制;硬件在环;半实物实时仿真【作者】黄苏融;黄艳;高瑾;李益峰;元约平【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;湖南南车时代电动汽车股份有限公司,湖南株洲412007;湖南南车时代电动汽车股份有限公司,湖南株洲412007【正文语种】中文【中图分类】TM3020 引言半实物实时仿真介于数学仿真和物理仿真之间，用部分实际的物理系统代替部分纯数字仿真系统，完全模拟与实际物理系统相同的时标，并实时获取外部输入信号，以及对外部输出信号[1]。
由真实控制器来控制虚拟对象的技术称为硬件在环(Hardware in Loop，HIL)仿真技术。
HIL实时仿真作为半实物仿真的一种，应用于实际测试前对控制器的控制策略、中断延迟、采样时间、接口通信等的可行性进行仿真测试[2];还可以对真实世界中难以实现的极端情况，例如电机的各种短路故障，进行实时模拟，并对控制器进行测试，开发相应的故障容错算法，而不会对逆变器、电机、驱动板等设备造成损坏，降低试验风险。
基于SoPC的伺服控制器的方案研究-电气论文基于SoPC的伺服控制器的方案研究代俊锋1，穆欣2（1.北京首科凯奇电气技术有限公司，北京102200；2.北京工业大学，北京100124）摘要：传统伺服控制器中常用的运算芯片是TI公司的28系列芯片，属于ASIC芯片，厂家已为用户提供了一些常用且固定的外设模块，用户不能随意增删或修改其功能。
但随着越来越多的专用伺服系统的出现，这些固定的外设资源已经不能适应伺服开发厂商的需要。
由此提出了基于SoPC的伺服控制器，使用FPGA芯片来定制所需的CPU软核和需要的外设，将电流环调节器实现硬件化、并且使ADC和SVPWM等模块实现可定制化，由此满足开发需要。
其除了具有SoPC技术本身的优点之外，还实现了传统伺服控制构架无法实现的功能和性能，例如，利用硬件实现MT法速度采样及电流采样均值滤波处理。
经验证该设计方案可行且在功能和性能上优于传统伺服控制器构架。
关键词：SoPC；FPGA；NIOS Ⅱ；伺服控制器中图分类号：TN701?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）20?0150?04收稿日期：2015?04?13Scheme research of SoPC?based servo controllerDAI Junfeng1，MU Xin2（1. Beijing Shoke Catch Electriccal Technology Co.，Ltd.，Beijing 102200，China；2. Beijing University of T echnology，Beijing 100124，China）Abstract：The common operation chip in traditional servo controller is TI 28 series chip in traditional servo controller，which belongs to ASIC chip. The common and fixed peripheral modules are provided by manufacturers for the users，and but itsfunctions can’t be added，and deleted，or modified by users optionally. With the increasing appearance of special purpose ser?vo systems，these fixed peripheral resources are unable to meet the requirements demands of the servo development firmmanufac?turerss. Therefore，a SOPC?based servo controller is presented，in which. FPGA is used to customize the needed CPU soft coreand peripherals，the current loop regulator is achieved by hardware conversion，and the customization of ADC and SVPWM modulesare reached to，which meet the needs of development. The proposed controller has the advantages of SOPC itself，and can real?ize the function and performance that the traditional servo control framework can’t be implemented. The verification resultsprove that the design scheme is feasible，and better than the framework of traditional servo controller in the aspects of functionand performance.Keywords：SOPC；FPGA；NIOS Ⅱ；servo controller0 引言目前SoPC 技术已经被广泛应用到了许多场合，其开发周期短、设计灵活、直接面向用户等优点是其迅速发展的原因。
基于FPGA的纳秒级微细电解加工脉冲电源的研制梁劲斐;于兆勤;郭钟宁【摘要】To the demand of micro electrochemical machining accuracy, a nanosecond power supply was developed which suitable for micro electrochemical machining. To utilize FPGA inside high-frequency clock to generate high-frequency pulse signal, acquire nanosecond pulse through amplify and chopping. The pulse frequency has wide range to regulate. For short-circuit protection, programming in FPGA to deal with sampling signal and output the feedback signal. When employed this power supply to carry out some experiments,verified the feasibility of the power supply.%针对微细电解加工的精度要求，研制出适合于微细电解加工的纳秒级脉冲电源。
利用FPGA内部的高频时钟产生出高频的脉冲信号，经放大和斩波后得到纳秒级脉冲，脉冲频率调节范围较宽。
采样信号经FPGA内部编程处理后输出反馈信号实现短路保护。
使用该电源进行相关的工艺试验，验证了电源的可行性。
【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2013(000)009【总页数】4页(P87-90)【关键词】微细电解加工;FPGA;纳秒电源【作者】梁劲斐;于兆勤;郭钟宁【作者单位】广东工业大学，广东广州 510006;广东工业大学，广东广州 510006;广东工业大学，广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】TP230 前言随着微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）的发展，微型复杂结构金属器件的应用范围越来越广，如生物医学和航空领域，因此微细加工技术成为现代工业的一个热点问题。
最近这几年充电模块是热门，从最开始的7.5kW、10kW 到后面的15kW、20kW，功率等级不断的提高。
市场上的充电模块绝大部分都是三相输入，PFC 部分也基本都是采用的三相无中线VIENNA 结构的拓扑。
借这次技术分享的机会，分享一下个人对「三相VIENNA 拓扑」的理解，希望和大家一起探讨交流。
我会从以下几个方面进行说明：①主电路组成②工作原理③控制模式④控制地的选择⑤母线均压原理⑥原理仿真一、主电路的组成如图所示，是三相VIENNA PFC 拓扑的主电路，大致如下：1. 三相二极管整流桥，使用超快恢复二极管或SiC 二极管；2. 每相一个双向开关，每个双向开关由两个MOS 管组成，利用了其固有的反并联体二极管，共用驱动信号，降低了控制和驱动的难度。
相比其他组合方案，具有效率高、器件数量少的优点；3. 电流流过的半导体数量最少，以a 相为例：▪双向开关Sa 导通时，电流流过2个半导体器件，euo=0，桥臂中点被嵌位到PFC 母线电容中点；▪双向开关关断时，电流流过1个二极管，iu>0 时euo=400V，iu<0 时euo=-400V，桥臂中点被嵌位到PFC 正母线或负母线。
二、工作原理电路的工作方式靠控制Sa、Sb、Sc 的通断，来控制PFC 电感的充放电，由于PFC 的PF 值很接近1，在分析其工作原理时可以认为电感电流和输入电压同相，三相点平衡，并且各相差120度；1. 主电路的等效电路①三相三电平Boost 整流器可以被认为是三个单相倍压Boost 整流器的Y 型并联；②三个高频Boost 电感，采用CCM 模式，减少开关电流应力和EMI 噪声；③两个电解电容构成电容中点，提供了三电平运行的条件；碱桤婶潁槨輟蝇據资暂醫阚鑰银疠攙烟鈷骝祯坚锟鹾嚙鸵骤遷讦瓔棖餿嗆荆权骜荛仑潷謀蝉躒这个eun 的表达式非常重要。
2. 主电路的开关状态三相交流电压波形如下，U、V、W 各相差120度赂应囪濒织听劳辭皱韵关淵癘搀頜劝銚碜讷铹刭萬万韦撫鸽荡铟軛赡執邺贞質护馬資裣赚阑鯛三相交流电压波形通过主电路可以看出，当每相的开关Sa、Sb、Sc 导通时，U、V、W 连接到电容的中点O，电感La、Lb、Lc 通过Sa、Sb、Sc 充电，每相的开关关断时，U、V、W 连接到电容的正电平（电流为正时）后者负电平（电流为负时），电感通过D1-D6 放电，以0~30度为例，ia、ic 大于零，ib 小于零。
基于FPGA的宽频超声波电源频率跟踪系统设计摘要：针对传统超声波电源无法驱动及锁频不同谐振频率段的换能器，实现不了宽频域内的锁相和频率跟踪的问题，设计了一种基于FPGA的具有自动频率搜索与跟踪、动态匹配不同谐振频率换能器的宽频域超声波电源。
根据换能器的阻抗特性曲线，设计出动态步长的宽频域频率搜索方法，快速跟踪到换能器的谐振频率，并根据反馈电路的电压电流相位差，实时调整输出频率，锁定整个系统工作在谐振状态。
实验结果表明，设计的宽频域超声波电源频率搜索快、跟踪准，动态匹配换能器适应性好。
0 引言超声波焊接、清洗、检测技术具有广泛的应用前景[1]。
然而超声波系统谐振频率漂移、跟踪滞后等问题并没有得到完全解决。
目前研制的超声波设备多为超声波电源与其配套的换能器工作，单个超声波电源无法驱动及锁频不同谐振频率段的换能器，实现不了宽频域内的频率跟踪和锁相[2]。
因此，研制一款具有频率自动跟踪并能动态匹配不同谐振频率换能器的宽频超声波电源具有重要的应用价值[3]。
本文采用XILINX ZYNQ系列的FPGA(XC7Z0201CLG484I)作为主控制器，设计了一款具有宽频域内频率自动搜索、跟踪、动态匹配换能器的超声波电源。
输出频率20~40 kHz，可以驱动在该频率范围内的不同应用类型换能器，具有宽频域的广泛适用性。
超声波电源由整流电路、逆变电路、匹配电路、反馈电路和主控制电路组成。
系统结构框图如图1所示。
主控制器FPGA集成了一个双核ARM Cortex-A9 处理器资源(Processing System，PS)和一个传统的现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)逻辑资源(Programmable Logic，PL)。
FPGA的PL单元主要完成频率搜索、频率跟踪、电压电流鉴相、SPWM生成、直接数字式频率合成器（DDS）等功能；PS处理器完成界面显示、输入参数处理等功能。
