本文以三相逆变器实时仿真系统为研究对象，基于FPGA对IGBT器件进行建模与仿真，提出了一种基于二次函数曲线拟合方法的IGBT行为模型，并通过MATLAB仿真验证了该模型的准确性。最后，利用FPGA平台实现了IGBT模型的实时仿真，设计了完整的三相逆变器实时仿真系统，涵盖硬件和软件部分。本文的主要研究内容如下：

（1）IGBT建模与仿真验证
通过二次函数曲线拟合的方法对IGBT的电流-电压特性和开关损耗特性进行建模，建立了三相逆变器核心开关器件IGBT的行为模型。利用MATLAB对所建立的IGBT模型进行仿真，验证模型的准确性及其在三相逆变器中的应用效果，为后续FPGA实时仿真提供基础。

（2）三相逆变器建模与仿真
基于已建立的IGBT模型，本文建立了三相逆变器的三相桥臂模型，并结合KVL（基尔霍夫电压定律）建立了三相LC滤波器和三相阻感性负载的状态方程模型。利用MATLAB对三相逆变器系统进行仿真，通过对比实验分析三相逆变器的动态响应和稳定性。仿真结果为设计实时仿真系统提供了数据参考。

（3）基于FPGA的实时仿真系统设计
为了实现实时仿真，本文设计了基于多FPGA的三相逆变器实时仿真系统。首先根据实时仿真对计算资源的需求进行FPGA芯片选型，设计了系统硬件架构，包括电源模块、信号采集与处理模块。软件方面，采用C#语言和数据库技术完成上位机软件的设计，主要负责仿真参数下发、实时数据采集与仿真结果的显示。

（4）FPGA平台上的IGBT实时仿真与实验
在FPGA平台上实现了基于IGBT模型的三相逆变器实时仿真。通过合理分配FPGA的计算资源，保证了仿真系统的实时性和稳定性。结合实际负载对三相逆变器进行实验验证，结果显示该实时仿真系统能够准确模拟逆变器的运行特性，具有较好的实时响应能力和较高的计算效率。

创新点：

• 提出了基于二次函数曲线拟合的IGBT行为模型，该模型能够较好地拟合IGBT的电气特性，适用于实时仿真系统。
• 利用FPGA平台实现了三相逆变器的实时仿真，并通过上位机与FPGA的结合，实现了对仿真参数的动态调整和结果监控，极大地提高了系统的实时性和灵活性。
• 设计了一套完整的硬件架构和软件系统，确保了三相逆变器实时仿真系统在复杂环境下的高效运行。

仿真结果

博主简介：本人擅长数据处理、建模仿真、程序设计、论文写作与指导，项目与课题经验交流。