基于FPGA的矿用三电平异步电机变频调速系统

索依琳; 常国祥

doi:10.13301/j.cnki.ct.2026.08.032

煤炭技术 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (8) : 175 -181. DOI: 10.13301/j.cnki.ct.2026.08.032

基于FPGA的矿用三电平异步电机变频调速系统

索依琳, 常国祥

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摘要

针对矿用大功率变频装置在风机、水泵等典型工况下应用效率提升与异步电机软启、软停控制简化的需求，本文设计了一种基于FPGA的NPC(neutral point clamped)型三电平逆变器变频调速系统。系统以FPGA为核心控制芯片，采用数字化空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)技术，结合恒压频比（VVVF）控制策略与软启、软停控制逻辑，实现了对异步电机的高效调速控制。通过MATLAB/Simulink搭建三电平逆变器及异步电机控制系统仿真模型，并利用VHDL在FPGA平台上完成算法实现与软件仿真。搭建60 kW矿用三电平逆变器样机进行实验验证，结果表明，逆变器输出电压波形正弦度好，电流谐波含量低，系统转换效率达90%以上，实测结果与仿真高度一致，验证了该系统在矿用工况下的正确性与可行性。