1 引言

　　随着电力电子技术和电力半导体技术的迅速发展，中压大功率传动设备在石油化工、矿山开采、轧钢和冶金、运输等领域得到了广泛的应用，不仅提高了资源的利用率，同时还降低了生产的成本，其中变频器扮演着重要的角色。虽然其电路的拓扑结构和控制技术已经比较成熟，但多电平技术的研究仍备受大家的关注。多电平技术避免了器件的直接串联，具有输出电压高，谐波含量低，电压变化率小，开关频率低等优点。多电平技术实现的关键在于如何实现大量的SPWM控制信号。本文针对这个问题进行研究和探讨，利用DSP和CPLD两大控制器来实现多电平SPWM，并最终给出实测波形图。

　　2 总体设计方案

　　2.1单元串联多电平变频器拓扑结构介绍

　　单元串联多电平变频器的拓扑结构简单，易于模块化，可以根据系统对输出电压、电平数的要求确定功率单元的级数。如图1所示，七电平H桥串联逆变器拓扑结构图，其单相电压是由三个功率单元组成，每个功率单元均为H桥逆变电路结构，输出端依次串联在一起，并利用SPWM信号控制功率单元中开关器件的通与断（即控制功率单元的输出），最终实现多电平电压的叠加输出。

　　2.2载波移相控制理论

　　一般来说，N电平的逆变器调制，需要N-1个三角载波。移相载波调制法中，所有三角波均具有相同的频率和幅值，但是任意两个相邻载波的相位要有一定的相移，其值为

　　（1）

　　调制信号通常为幅值和频率都可调节的三相正弦信号。通过调制波和载波的比较，可以产生所需要的开关器件的驱动信号［1］。

　　但在数字化实现中，载波移相法一般不是由一个调制波和一组经过相移的载波比较生成，而是由调制波和一个载波进行比较之后，再进行一定的延时得到各个功率单元的SPWM控制信号。在本系统中采用此种方法来实现多路SPWM的控制信号。

　　根据对以上概念的理解和分析，在本系统中，采用DSP+CPLD来完成多路SPWM控制信号的实现。其中由DSP控制器实现单相电压中的第一级功率单元两桥臂控制信号，并由CPLD来实现对这两路控制信号的移相延时，进而实现单相电压中各个功率单元的SPWM控制信号（即移相后信号）。系统原理框图如下图2所示：