三相桥式逆变器驱动波形发生器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于逆变器控制领域，特别是涉及一种三相桥式逆变器驱动波形发生器。
【背景技术】
[0002] 三相桥式电压型逆变器具体是由六个开关器件构成的三个半桥，各相开关器件按 照一定的规律进行开通和关断，则可产生对应的交流电压。现有的三相桥式逆变器驱动 PWM波形发生方法中，最常用的是利用DSP(DigitalSignalProcessor，数字信号处理器） 或单片机内部集成的PWM产生模块产生占空比按一定规律变换的驱动波形，如TI公司的 TMS320F2812DSP芯片的事件管理器（EVA和EVB)就包含比较单元，在使用时通过设置计时 器的计数周期来决定PWM波的周期，实时更改比较寄存器的数值就可以实现占空比的实时 调节。利用这种方法很容易实现纯正弦调制SPWM波的产生以及三次谐波注入SPWM波的产 生，CPU的时间消耗非常小。但是对于调制方法比较复杂的PWM波形，DSP单片机执行起来 则需要占用大量的CPU时间。
[0003] 参照图11。文献1 "航空航天器供电系统，2005，pl36_137"给出了一种开关点预 置PWM产生电路。该电路包括晶体振荡器、硬件计数器和EPROM模块。晶体振荡器用于产 生适当频率的时钟，送给硬件计数器模块，该计数器对输入时钟进行累加计数，产生波形数 据地址，送给EPROM波形数据存储模块，EPROM中存储开关点预置波形数据，并根据输入的 地址输出相应的数据，得到需要的开关点预置PWM波。该电路产生的开关点预置PWM直流 电压利用率可达1. 03。
[0004] 该开关点预置PWM波形产生电路结构简单，但需要合理选择晶体振荡器的参数， 且其该电路产生的开关点预置波的基波含量不能根据需要进行调节。
[0005] 参照图12。文献2 "申请公开号CN101865224A的中国发明专利"公开了一种基于 SVPWM调制方法的PWM信号发生器。该发生器包括脉宽调制启动模块、SVPWM信号模块、过 调制控制模块、分频器模块和死区延时模块。该发明在过调制时先通过时间数据重构，再将 时间信号转化为脉冲控制信号并对脉冲信号进行延时处理，以加入死区时间。该发明基于 FPGA实现了以上方案。
[0006] 该SVPWM发生器是基于FPGA实现的，可进一步提高开关频率，在一定程度上节省 了DSP的时间开销，但是其输入参数需要在每个开关周期内更新一次，且三相开关时间参 数的计算、选择也需要消耗一定的CPU时间，因此提高开关频率的同时会增加外部CPU的时 间开销，且其直流电压利用率只能小于等于1。
【发明内容】
[0007] 为了克服现有信号发生器直流电压利用率低的不足，本发明提供一种三相桥式逆 变器驱动波形发生器。该波形发生器包括上电复位模块、三相开关点预置PWM产生模块、三 相单极性SPWM产生模块、三相PWM综合模块和死区延时模块。上电复位模块在系统开始工 作时产生复位信号给三相开关点预置PWM产生模块和三相单极性SPWM产生模块，使其完 成初始化；初始化完成后，三相开关点预置PWM产生模块和三相单极性SPWM产生模块同时 开始工作，分别产生三相开关点预置PWM和与外部电路给出的调制比相对应的三相单极性 SPWM，产生的两种PWM同时送给三相PWM综合模块，完成两种PWM的综合，综合后的PWM送 给死区延时模块，加入死区时间，产生最终带有死区的三相桥式逆变器驱动波形。由于含有 三相开关点预置PWM产生模块，因此具有与开关点预置PWM相同的最大直流电压利用率；由 于加入了三相单极性SPWM产生模块，其调制比只需在一个基波周期内改变一次，降低了对 外部CPU的时间开销；利用单极性SPWM对开关点预置PWM的基波含量进行削减，解决了开 关点预置PWM调压困难的问题。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种三相桥式逆变器驱动波形发生 器，其特点是上电复位模块、三相开关点预置PWM产生模块、三相单极性SPWM产生模块、三 相PWM综合模块和死区延时模块。
[0009] 上电复位模块，用于在系统上电时进行计数延时，产生一定时间的复位信号，使整 个电路完成初始化，该模块也可以认为是整个系统开始工作的触发信号；
[0010] 三相开关点预置PWM产生模块，用于产生预先设定的开关点预置PWM波形；
[0011] 三相单极性SPWM产生模块，用于产生与开关点预置PWM同频率/周期、且同相位 的单极性SPWM波形；
[0012] 三相PWM综合模块，用于将三相开关点预置PWM波和三相单极性SPWM波进行综 合，实现两者的混合调制；
[0013] 死区延时模块，用于根据用户给定的死区时间参数对综合后的三相PWM进行延时 处理，即完成同一桥臂上下两个开关管驱动波形死区的产生；
[0014] 所述的上电复位模块在系统上电后开始计时，在计时数据未达到预先设定的阀值 时其输出保持为低，在计时数据达到预先设定的阀值时，将输出信号进行反相，即输出信号 变为高电平，触发后级模块，即三相开关点预置PWM产生模块和三相单极性SPWM产生模块， 开始正常工作，同时三相单极性SPWM产生模块开始接收外部电路输入的调制比参数；
[0015] 所述的三相开关点预置PWM产生模块和三相单极性SPWM产生模块工作时钟均为 系统时钟，保证两个模块工作周期同步；
[0016] 所述的三相PWM综合模块对各相输入的开关点预置PWM和单极性SPWM进行实时 处理，实现两者的混合调制，其输出为六路两两互补的PWM波形；其综合逻辑如下：在开关 点预置PWM波的正半周，若开关点预置PWM波为低，则综合后为低；若开关点预置PWM波为 高，则单极性SPWM波为高时综合后为低，否则综合后为高；在开关点预置PWM波的负半周， 若开关点预置PWM波为高，则综合后为高；若开关点预置PWM波为低，则单极性SPWM波为高 时综合后为低，否则综合后为高；
[0017] 所述的死区延时模块输入为六路两两互补的三相驱动PWM波，根据预先设定的死 区延时参数，按延时开通，按时关断的原则对六路信号进行延时处理。
[0018] 本发明的有益效果是：该波形发生器包括上电复位模块、三相开关点预置PWM产 生模块、三相单极性SPWM产生模块、三相PWM综合模块和死区延时模块。上电复位模块在系 统开始工作时产生复位信号给三相开关点预置PWM产生模块和三相单极性SPWM产生模块， 使其完成初始化；初始化完成后，三相开关点预置PWM产生模块和三相单极性SPWM产生模 块同时开始工作，分别产生三相开关点预置PWM和与外部电路给出的调制比相对应的三相 单极性SPWM，产生的两种PWM同时送给三相PWM综合模块，完成两种PWM的综合，综合后的PWM送给死区延时模块，加入死区时间，产生最终带有死区的三相桥式逆变器驱动波形。由 于含有三相开关点预置PWM产生模块，因此具有与开关点预置PWM相同的最大直流电压利 用率；由于加入了三相单极性SPWM产生模块，其调制比只需在一个基波周期内改变一次， 降低了对外部CPU的时间开销；利用单极性SPWM对开关点预置PWM的基波含量进行削减， 解决了开关点预置PWM调压困难的问题。
[0019] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作详细说明。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明三相桥式逆变器驱动波形发生器的框图。
[0021] 图2是包含三相桥式逆变器驱动波形发生器的逆变器控制系统结构图。
[0022] 图3是图1中上电复位模块的工作波形图。
[0023] 图4是图1中三相开关点预置波形产生模块内部结构框图。
[0024] 图5是图1中三相开关点预置PWM产生模块的工作波形图。
[0025] 图6是图1中三相单极性SPWM产生模块内部结构框图。
[0026] 图7是图1中三相单极性SPWM产生模块的工作波形图。
[0027] 图8是图1中三相PWM综合模块内部结构框图。
[0028] 图9是图1中三相PWM综合模块的工作波形图。
[0029] 图10是图1中死区延时模块的工作波形图。
[0030] 图11是【背景技术】文献1开关点预置PWM波形产生电路的框图。
[0031] 图12是【背景技术】文献2SVPWM信号发生器的框图。
【具体实施方式】
[0032] 以下实施例参照图1-10。
[0033] 本发明三相桥式逆变器驱动波形发生器包括上电复位模块、三相开关点预置PWM 产生模块、三相单极性SPWM产生模块、三相PWM综合模块和死区延时模块。
[0034] 上电复位模块，用于在系统上电时进行计数延时，产生一定时间的复位信号，使整 个电路完成初始化，该模块也可以认为是整个系统开始工作的触发信号；
[0035]