一种基于DSP-FPGA的辅助逆变器核心控制系统

辅助逆变器为电力机车辅助设备供电，其性能将直接影响电力机车的整体运行情况。本文所述辅助逆变器核心控制系统采用基于浮点数字信号处理器（digital signal processor，DSP）和现场可编程门阵列（field programmable gate array，FPGA）的系统架构。以FPGA部分为重点，采用了一种基于矢量旋转的简化三电平空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation，SVPWM），并通过三角函数运算的简化、高效率除法器等关键性设计避免DSP进行大量三角函数运算，减少硬件资源占用。实现了基于FPGA的AD采样与数据处理及DSP与...

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Published in电机与控制学报 Vol. 19; no. 5; pp. 58 - 66
Main Author 吴瑕杰 方辉 宋文胜 冯晓云
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 西南交通大学 牵引动力国家重点实验室，四川 成都610031 2015
西南交通大学 电气工程学院,四川 成都,610031%西南交通大学 电气工程学院，四川 成都610031
Subjects
DSP
FPGA
三电平
空间矢量脉宽调制
辅助逆变器
空间矢量脉宽调制
DSP
三电平
FPGA
auxiliary inverter
hree-level
pace vector pulse width modulation
PGA
辅助逆变器
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ISSN1007-449X
DOI10.15938/j.emc.2015.05.009

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Summary:辅助逆变器为电力机车辅助设备供电，其性能将直接影响电力机车的整体运行情况。本文所述辅助逆变器核心控制系统采用基于浮点数字信号处理器（digital signal processor，DSP）和现场可编程门阵列（field programmable gate array，FPGA）的系统架构。以FPGA部分为重点，采用了一种基于矢量旋转的简化三电平空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation，SVPWM），并通过三角函数运算的简化、高效率除法器等关键性设计避免DSP进行大量三角函数运算，减少硬件资源占用。实现了基于FPGA的AD采样与数据处理及DSP与FPGA之间基于双端口RAM的异步通信，充分利用了FPGA强大的高速并行处理能力。最后，搭建基于RT-LAB与辅助逆变器核心控制系统的半实物实验平台，实验结果证明了辅助逆变器核心控制系统FPGA部分设计方案的可行性与正确性。
Bibliography:WU Xia-jie, FANG Hui, SONG Wen-sheng, FENG Xiao-yun （1. School of Electrical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China; 2. State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China）
23-1408/TM
Auxiliary inverter is used to power supply electric locomotive auxiliary devices and its operation performance affects the operation of electric locomotive directly. A new system structure based on DSP and FPGA was adopted to the auxiliary inverter core control system. A simplified three-level space vector pulse width modulation（ SVPWM） algorithm which can relieve digital signal processor （ DSP/MCU） from heavy computation task through the simplified design of multiplier and divider units was adopted to the auxiliary inverter core control system. In order to make full use of high-speed parallel processing ability of FPGA, implementation scheme of AD capture and data processing, asynchronous communication between DSP and FPGA based on dual-port RAM were proposed in
ISSN:1007-449X
DOI:10.15938/j.emc.2015.05.009