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_4

文档序号:8298033阅读:来源:国知局
(6)计算有效非零矢量工作时间ineffective:
[0102]ineffective = t_tail - t_head - deadband (6)
[0103]其中,t_head为修正后的PWM波形的非零基本矢量工作时间的前边沿,t_tail为修正后的PWM波形的非零基本矢量工作时间的后边沿。
[0104]根据本发明的一个实施例,判断模块30对有效非零矢量工作时间t_effective进行判断以获取ADC的触发时刻t_ADtrigger时,其中,如果t_effective/2 < sample_window,则 ADC 的触发时刻 t_ADtrigger = t_tail - sample_window ;如果 t_effective/2
<sample_delay,则 ADC 的触发时刻 t_ADtrigger = t_head+deadband+samp I e_de I ay ;如果 t_effective/2 ^ sample_window 且 t_effective/2 ^ sample_delay,则 ADC 的触发时刻 t_ADtrigger = (t_head+deadband+t_tail)/2。
[0105]根据本发明的一个实施例,在修正后的PWM波形的前半周期的两个有效非零基本矢量工作时间t_effeCtiVe内获取模块10分别获取同一直流母线电流信号。即言,在每个PWM波形的前半周期内采样同一直流母线电流信号对应的ADC通道两次,并且分别在PWM波形修正后的两个有效非零基本矢量工作时间内。
[0106]此外,根据本发明的一个实施例,ADC的转换过程紧随ADC的采样保持过程,并且ADC的转换时间sample_converter小于死区时间deadband与直流母线电流信号上升稳定时间sample_delay之和。其中,ADC的转换过程紧随ADC的采样保持过程之后,可简化ADC处理过程。
[0107]具体地,通常在通过单电阻检测直流母线电流的技术中,电路拓扑如图2所示,仅通过一个电阻采样直流母线电流iDC,然后结合PWM模式对采样到的直流母线电流iDC进行重构以输出电机的三相相电流,达到电机矢量控制和直接转矩控制的电流反馈要求。其中,三相相电流的重构方法如图3所示,在每个PWM波形的前半周期有两个非零基本矢量iu和iw,而非零基本矢量工作时间内的直流母线电流与某相相电流相等,这样的话,在每个PWM波形的前半周期内,通过分别在两个非零基本矢量工作时间内检测同一直流母线电流信号,即可得到两相相电流,然后根据基尔霍夫电压电流定律计算得到第三相相电流,从而重构出电机的三相相电流。
[0108]但是,由于受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和ADC采样保持时间sample_window的限制,非零基本矢量工作时间不能太短,否则无法准确检测直流母线电流。如图4所示,在低调制区和不可观测区,即在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,无法同时直接在两个非零基本矢量工作时间内准确检测直流母线电流,此时,需要采用PWM移相方法对控制功率模块中开关器件的PWM波形进行修正,如图5所示,使得在PWM波形的前半周期满足直流母线电流检测的时间要求,同时保持PWM波形的整个周期的伏秒平衡,即电压矢量合成幅值不变。
[0109]其中,在本发明实施例中,获取模块10获取的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和ADC的转换时间sample_converter等约束时间如图6所示,ADC的触发时刻必须设置在图中标示的ADC触发时间范围内。
[0110]在一般家电中,功率模块的死区时间deadband—般在Ius?3us,而开关损耗要求决定的最小脉宽t_switch_loss —般在Ius以上,信号调理电路决定的直流母线电流信号上升稳定时间sample_delay —般在Ius左右,ADC采样保持时间sample_window—般为几百纳秒级别。在本实施例中,如图8所示,计算模块20根据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计算最小脉宽限制t_mpwl,由于开关损耗要求决定的最小脉宽t_switch_loss小于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,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。
[0111]在本实施例中,计算模块20还根据最小脉宽限制t_mpwl和死区时间deadband计算最小非零基本矢量工作时间t_min,其中,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_de I ay+samp I e_window o然后判断模块30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,则修正模块40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。
[0112]如图7所示,计算模块20记修正后的PWM波形的非零基本矢量工作时间的前边沿为t_head和后边沿为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 - deadbando为采样相应开关器件导通时间内的平均电流,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t_effeCtiVe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。
[0113]具体而言,如图8所示,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。
[0114]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。
[0115]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
[0116]在触发时刻t_ADtrigger确定后,触发模块50根据ADC的触发时刻t_ADtrigger触发ADC。
[0117]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。
[0118]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。
[0119]根据本发明的一个示例,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。
[0120]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)、PWM波形的修正和ADC的触发设置等。
[0121]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,计算模块根据获取模块获取的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计算最小脉宽限制,并根据最小脉宽限制和获取模块获取的死区时间计算最小非零基本矢量工作时间,判断模块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,修正模块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,然后计算模块根据修正后的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,判断模块对有效非零矢量工作时间进行判断以获取ADC的触发时刻,最后触发模块根据ADC的触发时刻触发ADC。因此,本发明实施例的ADC的触发装置通过判断模块对有效非零矢量工作时间进行判断以获取ADC的触发时刻,并由触发模块触发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,并且通过修正模块对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。
[0122]流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0123]在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括
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