基于DSP+CPLD的矿井提升机四象限MMC控制系统设计与验证

本文主要探讨的是"基于DSP+CPLD的矿井提升机用MMC控制系统"的研究。矿井提升机作为煤矿生产的关键设备，其安全性和高效运行至关重要。由于矿井提升机的工作特性，包括频繁的启动、制动和反向运行，传统的变频器控制系统需要具备四象限运行能力。多电平变换器（MMC）拓扑因其在大功率应用中的成功，被选为理想的解决方案。 文献中提到，已有基于DSP的MMC控制系统设计，如[4]所示，这强调了数字信号处理器（DSP）在高级控制算法和快速处理方面的优势。然而，文献[5]仅关注了三电平逆变器中的DSP应用，没有涉及背靠背变流器的控制部分。相比之下，[6]的研究则将DSP和复杂可编程逻辑器件（CPLD）结合，设计出更为灵活且运算速度快的三电平背靠背变流器控制系统。 在矿井提升机的MMC中，IGBT等功率开关管数量众多，单纯依靠DSP的PWM单元可能无法满足其精确控制需求。CPLD则凭借其强大的时序和组合逻辑处理能力，能产生多种PWM波形，满足多电平控制的复杂性。因此，本文创新性地采用了DSP和CPLD的协同工作模式，由DSP负责主控逻辑和高级算法，而CPLD负责执行底层的时序控制，实现了系统的高效和灵活性。 文章的核心内容是介绍了一种基于DSP+CPLD的矿井提升机MMC控制系统的设计。该系统通过模块化的子模块SM设计，能够提供更多的电压电平选择，从而改善电压波形，提高电机运行效率。子模块SM的结构图以及整个系统的硬件需求和设计思想，都是研究的重点。通过实验验证，该控制系统证明了其在实际应用中的有效性和准确性，对于提升井下设备的性能和安全性具有重要意义。 本文研究的是如何结合DSP的算法优化能力和CPLD的实时控制性能，设计出一个适合矿井提升机运行环境的模块化多电平变流器控制系统，以实现高效、稳定和可靠的电力驱动控制。