通过单电阻检测直流母线电流时adc的触发方法、装置的制造方法_3

文档序号:8298033阅读:来源:国知局
最小脉宽t_switch_loss小于直流母线电流信号上升稳定时间samp I e_de I ay与ADC采样保持时间samp I e_window之和,故最小脉宽限制t_mpwl可取为直流母线电流信号上升稳定时间sample_delay与ADC采样保持时间 sample_window 之和,艮P t_mpwl = sample_delay+sample_window。
[0069]在本实施例中,最小非零基本矢量工作时间t_min为功率模块的死区时间deadband和最小脉宽限制t_mpwl之和,即t_ _min = deadband+t—mpwl = deadband+samp I e_delay+sample_windoWo然后判断非零基本矢量工作时间是否小于最小非零基本矢量工作时间t_min。如果非零基本矢量工作时间小于最小非零基本矢量工作时间t_min,对控制功率模块中开关器件的脉宽调制PWM波形进行修正以将ADC采样区间调整到PWM波形的前半周期。
[0070]如图7所示,根据修正后的PWM波形的非零基本矢量工作时间获取修正后的PWM波形的非零基本矢量工作时间的前边沿t_head和后边沿t_tail,并根据非零基本矢量工作时间的前边沿t_head和后边沿t_tail以及功率模块的死区时间deadhand计算有效非零矢量工作时间ineffective = t_tail - t_head - deadband。为采样相应开关器件导通时间内的平均电流,可将ADC的触发时刻设置在有效非零矢量工作时间t_effeCtiVe的中点时刻,如图7所示的ADC触发时间范围。但是,当出现t_effective/2〈sample_window或者t_effective/2<sample_delay时,即有效非零矢量工作时间ineffective的中点时刻不在ADC触发时间范围内,此时需要设置在ADC触发时间范围内靠近有效非零矢量工作时间t_effective的中点时刻的位置。
[0071]具体而言,当t_effective/2〈sample_window时,如图7中gl对应的情况,此时ADC 的触发时刻为 t_ADtrigger = t_tail_sample_window。
[0072]当t_effective/2〈sample_delay时,如图7中g2对应的情况,此时ADC的触发时刻为 t_ADtrigger = t_head+deadband+sample_delay。
[0073]当t_effective/2 ^ sample_delay 且 t_effective/2 ^ sample_window 时,如图7 中 g3 对应的情况,此时 ADC 的触发时刻为 t_ADtrigger = (t_heal+deadband+t_taiI) /2ο
[0074]在触发时刻t_ADtrigger确定后,根据ADC的触发时刻t_ADtrigger触发ADC。
[0075]此外,如图6所示,由于ADC的转换时间sample_converter由ADC的转换精度和ADC的时钟决定,对于常用的12位ADC,其转换时间sample_converter为13XADC的时钟周期,一般都在Ius以内,例如,ADC的时钟频率一般高于20MHz,则ADC的转换时间sample_converter小于0.65us。而功率模块的死区时间deadband和直流母线电流信号上升稳定时间sample_delay之和一般都大于2us,也就是说ADC的转换时间sample_converter很容易满足ADC的转换时间sample_converter小于功率模块的死区时间deadband和直流母线电流信号上升稳定时间sample_delay之和,因此,ADC的转换过程完全可以紧随ADC的采样保持过程之后,从而可以简化ADC的处理过程,使得ADC的触发方法变得简单。
[0076]最后,对转换后的直流母线电流进行重构以输出PWM波形,并根据输出的PWM波形设置PWM波形的下一周期的ADC的触发时刻。
[0077]根据本发明的一个实施例,如图8所示,上述的通过单电阻检测直流母线电流时ADC的触发方法包括以下步骤:
[0078]S101,通过控制算法输出PWM波形。
[0079]S102,计算最小脉宽限制 t_mpwl = max {t_switch_loss, samp I e_de I ay+samp I e_window}o
[0080]S103,计算最小非零矢量工作时间t_min = deadband+t_mpwl。
[0081]S104,对PWM波形进行修正,获取修正后的PWM波形的非零基本矢量工作时间的前边沿t_head和后边沿t_tail。
[0082]S105,计算有效非零矢量工作时间t_effective。
[0083]S106,判断t_effective/2是否小于ADC米样保持时间sample_window。如果是,执行步骤S107 ;如果否,执行步骤S108。
[0084]S107,ADC 的触发时刻 t_ADtrigger = t_tail_sample_window,执行步骤 S111。
[0085]S108,判断t_effective/2是否小于直流母线电流信号上升稳定时间sample_delay ο如果是,执行步骤SllO ;如果否,执行步骤S109。
[0086]S109,ADC 的触发时刻 t_ADtrigger = (t_head+deadband+t_tail)/2,执行步骤
Slllo
[0087]SI 10,ADC 的触发时刻 t_ADtrigger = t_head+deadband+sample_delay,执行步骤
Slllo
[0088]S111,输出 ADC 的触发时间 t_ADtrigger。
[0089]根据本发明的一个示例,通过单电阻检测直流母线电流的软件框图如图9所示,系统启动时,首先初始化PWM配置、ADC配置和中断配置,之后只需在PWM上溢中断服务程序中进行相电流重构、PWM波形修正和ADC的触发设置等。
[0090]本实施例可采用TMS320F28027F作为CPU,将EPWM1/EPWM2/EPWM3配置为三相PWM输出,采用上升-下降计数模式(UP-DOWN),并将闲置的EPWM4配置为与EPWMl同步,利用EPWM4的CMPA和CMPB设置为ADC的采样触发源,分别对应采样同一 ADC输入通道的两个ADC_S0C上,设置EPWMl上溢中断为主中断,在中断服务程序中进行ADC结果读取、相电流重构、控制算法(根据给定信号、电流反馈和速度反馈,经过控制算法,计算SVPWM(SpaceVector Pulse Width Modulat1n,空间矢量脉宽调制))、PWM波形的修正和ADC的触发设置等。
[0091 ] 综上所述,本发明实施例的通过单电阻检测直流母线电流时模数转换器ADC的触发方法,可在采用上升-下降计数模式(UP-DOWN)的PWM波形的前半周期,充分综合地考虑了死区时间、直流母线电流信号上升稳定时间、ADC采样保持时间、ADC转换时间以及最小脉宽限制等约束条件,可精确设置ADC的触发时间,确保准确地检测直流母线电流。同时,AD转换过程紧随采样保持过程之后,简化了 ADC的处理过程。
[0092]根据本发明实施例的通过单电阻检测直流母线电流时ADC的触发方法,首先获取功率模块的死区时间、直流母线电流信号上升稳定时间、ADC采样保持时间以及最小脉宽,然后根据直流母线电流信号上升稳定时间、ADC采样保持时间以及最小脉宽获取最小脉宽限制,并根据最小脉宽限制和死区时间计算最小非零基本矢量工作时间,以及在判断非零基本矢量工作时间小于最小非零基本矢量工作时间时,对控制功率模块中开关器件的PWM波形进行修正以将ADC采样区间调整到PWM波形的前半周期,最后根据修正后的PWM波形的非零基本矢量工作时间和死区时间计算有效非零矢量工作时间,并对有效非零矢量工作时间进行判断以获取ADC的触发时刻,以及根据ADC的触发时刻触发ADC。因此,本发明实施例的ADC的触发方法通过对有效非零矢量工作时间进行判断以获取ADC的触发时刻来触发ADC,使得在触发ADC时充分综合地考虑了功率模块的死区时间、直流母线电流信号上升稳定时间、ADC采样保持时间以及开关损耗决定的最小脉宽限制等约束条件,从而可精确设置ADC的触发时间,避免了直接采用非零基本矢量工作时间中点时刻触发ADC采样引起的采样不准确问题,并且通过对PWM波形的修正以将ADC采样区间调整到PWM波形的前半周期,解决了采用单电阻检测直流母线电流时在低调制区和不可观测区直流母线电流检测不准确问题,提高了 ADC采样的准确性,确保检测直流母线电流的准确性。
[0093]图10为根据本发明实施例的通过单电阻检测直流母线电流时ADC的触发装置的方框示意图。如图10所示,该通过单电阻检测直流母线电流时ADC的触发装置包括:获取模块10、计算模块20、判断模块30、修正模块40和触发模块50。
[0094]其中,获取模块10用于获取功率模块的死区时间deadband、直流母线电流信号上升稳定时间sample_delay、ADC采样保持时间sample_window以及最小脉宽t_switch_loss。计算模块20用于根据直流母线电流信号上升稳定时间samp I e_de I ay、ADC采样保持时间sample_window以及最小脉宽t_switch_loss计算最小脉宽限制t_mpwl,并根据最小脉宽限制t_mpwl和死区时间deadband计算最小非零基本矢量工作时间t_min。判断模块30用于判断非零基本矢量工作时间是否小于最小非零基本矢量工作时间t_min。修正模块40用于在判断模块30判断非零基本矢量工作时间小于最小非零基本矢量工作时间t_min时,对控制功率模块中开关器件的脉宽调制PWM波形进行修正以将ADC采样区间调整到PWM波形的前半周期。计算模块20还用于根据修正后的PWM波形的非零基本矢量工作时间和死区时间deadband计算有效非零矢量工作时间ineffective,判断模块30还用于对有效非零矢量工作时间ineffective进行判断以获取ADC的触发时刻t_ADtrigger,触发模块50用于根据ADC的触发时刻t_ADtrigger触发ADC。
[0095]根据本发明的一个实施例,计算模块20根据以下公式(4)计算最小脉宽限制t_mpwl:
[0096]t_mpwl = max{t_switch_loss, sample_delay+sample_window} (4)
[0097]其中,t_switch_loss为最小脉宽,sample_delay为直流母线电流信号上升稳定时间,samp I e_w in do w为ADC采样保持时间。
[0098]根据下述公式(5)获取最小非零基本矢量工作时间t_min:
[0099]t_min = deadband+t_mpwl (5)
[0100]其中,deadband为功率模块的死区时间。
[0101]根据本发明的一个实施例,在计算有效非零矢量工作时间ineffective时,计算模块20根据修正后的PWM波形的非零基本矢量工作时间获取修正后的PWM波形的非零基本矢量工作时间的前边沿t_head和后边沿t_tail,并根据前边沿t_head和后边沿t_tail以及死区时间deadband计算有效非零矢量工作时间ineffective。即言,根据下述公式
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