用英飛凌XMC4500實(shí)現(xiàn)三電平驅(qū)動(dòng)

　　摘要：本文介紹了中點(diǎn)箝位式三電平逆變器的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)機(jī)理，結(jié)合英飛凌最新的ARM Cortex-M4內(nèi)核32bit工業(yè)單片機(jī)XMC4500，示例了具體的實(shí)現(xiàn)方式，并給出了試驗(yàn)結(jié)果。

　　引言

　　三電平結(jié)構(gòu)作為多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之一，在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)獲得了廣泛的應(yīng)用。普通的二電平逆變器由有正、負(fù)兩極的中間直流電壓給逆變器供電，三電平逆變電器與普通的二電平逆變器相比，輸出電平數(shù)(相電壓三電平，線電壓五電平)增加，輸出電壓的諧波減少。另外，三電平逆變技術(shù)在減小系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)損耗與導(dǎo)通損耗，降低管子的耐壓與系統(tǒng)的EMI方面性能都較普通的二電平逆變器有所改善。本文中我們以中點(diǎn)箝位型三電平逆變器(NPC)為例。

　　XMC4000是英飛凌最新推出的基于ARM Cortex-M4的32位工業(yè)單片機(jī)家族，是面向?qū)崟r(shí)控制系統(tǒng)的單片機(jī)設(shè)計(jì)取得的一次重大突破。英飛凌充分發(fā)揮其在設(shè)計(jì)面向?qū)崟r(shí)控制應(yīng)用的單片機(jī)方面深厚的技術(shù)專長(zhǎng)，將之與ARM Cortex-M4內(nèi)核的全部?jī)?yōu)點(diǎn)匯集于一身，打造出獨(dú)一無(wú)二的XMC4000單片機(jī)家族。該單片機(jī)家族采用英飛凌強(qiáng)大的外設(shè)集，可針對(duì)不同應(yīng)用的需求進(jìn)行靈活配置，因而成為當(dāng)今工業(yè)控制解決方案的不二之選。XMC4000可幫助客戶應(yīng)對(duì)提高能率、支持高級(jí)通信協(xié)議和縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期等挑戰(zhàn)。為了打造出高能效解決方案，該單片機(jī)平臺(tái)沿襲了英飛凌聞名遐邇的可配置外設(shè)集、嵌入式高速Flash技術(shù)、高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、較長(zhǎng)的產(chǎn)品生命周期，以及耐受高達(dá)125℃環(huán)境溫度等優(yōu)點(diǎn)，此外還充分發(fā)揮了英飛凌作為全球領(lǐng)先的汽車電子器件供應(yīng)商的優(yōu)勢(shì)。

　　三電平逆變器的驅(qū)動(dòng)要求

　　從圖1可以看出，三電平的輸出有Vdc/2，0，-Vdc/2三種可能的電壓輸出值，分別記作P、0、N。開(kāi)關(guān)狀態(tài)P和0、0和N可以相互自由過(guò)渡，但P和N不能直接過(guò)渡，必須通過(guò)中間狀態(tài)0來(lái)過(guò)渡，不允許P和N間直接跳變。定義電流從逆變器流向負(fù)載為正向，電流從負(fù)載流向逆變器為負(fù)向?！　?/p>

 

　　由上面的工作狀態(tài)我們可以分析得到表1。