H桥级联变流器的功率单元设计：CPLD控制与应用研究

本文主要探讨了基于H桥级联变流器的功率单元设计，针对多电平功率变换电路在中压、大功率应用中的优势和广泛关注度。多电平变换器因其在高压电机变频调速、电能质量改善以及交流/直流能量转换等方面表现出的优良性能，近年来得到了广泛应用。本文重点介绍的H桥级联结构是一种高效的多电平拓扑，通过串联多个H桥基本单元，能够实现高电平数和低谐波特性。 H桥级联结构相较于飞跨电容型和钳位二极管型，具有显著的优点，如器件数量较少、直流电压利用率高、无需考虑直流分压电容的均压问题，同时具备模块化和可扩展性，控制方法相对简单。文章的核心是设计了一个基于这种结构的功率单元，其硬件电路主要包括信号检测电路、IGBT驱动保护电路以及以CPLD（复杂可编程逻辑器件）为核心的逻辑控制电路，这些都是为了实现以下关键功能： 1. IGBT驱动：功率单元从上位机接收光纤传输的驱动脉冲指令，对这些指令进行信号反相、桥臂脉冲死区处理和脉冲互锁处理，确保在正常情况下正确驱动IGBT开关。 2. 状态查询：接收来自上位机的查询指令，将状态信息反馈回去，提供必要的监控和诊断功能。 CPLD的选择作为核心控制芯片，体现了设计者对于故障监测和处理能力的重视，它不仅负责驱动IGBT，还能实时监控系统的运行状态，一旦发生故障，能够快速做出反应并采取相应的保护措施。此外，CPLD的灵活性使得系统能够适应多种调制策略，以优化系统性能。 这篇论文详细阐述了H桥级联变流器功率单元的设计方法和关键技术，对于理解多电平电路在中高压应用中的实际应用和优化控制策略具有重要的参考价值。