专利名称：一种产生spwm控制信号的新型采样方法
技术领域：
本发明涉及一种电力电子领域，具体涉及一种产生SPWM控制信号的新型采样方法。
背景技术：
近年来，随着微处理机技术、计算机技术和电力电子技术的发展，基于数字信号处理器(Digital Signal Processor,简称DSP)的脉宽调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)技术被广泛应用到三相电机控制、变频器、整流器和逆变器等系统之中。在各种PWM控制方式中，正弦脉宽调制(Sinusoidal PWM，简称SPWM)技术因其算法简单、易于硬件实现、谐波含量较小以及能动态地修改幅值和频率等优点而得到了广泛的应用。SPWM调制技术的基本调制原理是根据“冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同”的原理，使变频器产生一个等幅不等宽的方波脉冲序列与正弦波等效，通过改变调制波的幅值和频率大小来调节变频器输出电压的幅值和频率。至今，已有不少前人对基于DSP的SPWM波形发生器进行了研究，其常见的采样式产生方法有:自然采样法，对称规则采样法，不对称规则采样法，改进式不对称规则采样、峰值型规则采样、第一类切线采样、第二类切线采样、第三类切线采样、割线采样、变极性规则采样、两点式规则采样、四点式规则采样、线性组合采样和线性外推采样法等。最传统的采样法有:
自然采样法:通过高频三角载波和正弦调制波的交点来确定开关的切换时刻，是目前最好的一种产生SPWM波的采样方法，但是它的采样点和开关切换点重合，采样点不能预先确定，需要通过数值迭代的方法实时求解超越方程，不易于数字化实现。对称规则采样法:在每个载波周`期的波谷时刻对正弦调制波进行采样，利用采样值生成一个阶梯型的正弦波与三角载波相交，由交点确定开关点的切换时刻。该采样方法采样点个数少，数值上等于载波比的值N，算法简单，但是精确度不高。不对称规则采样法:在每个载波周期的波峰和波谷时刻均对正弦调制波进行采样，利用采样值生成一个阶梯型的正弦波与三角载波相交，由交点确定开关点的切换时刻。该采样方法采样点个数为2*N，算法简单，精确度比传统的对称规则采样高，。后来，前人还提出了很多改进的采样方法，各种采样方法相对于自然采样法的开关时刻误差等级和采样点个数的比较如表I所示，表中开关时刻误差越小，则等级数越大，假设载波比为N。
权利要求
1.一种产生SPWM控制信号的新型采样方法，其特征在于:包括以下步骤:步骤I)检测输入信号，通过外部输入获取调制波频率fs、调制度ma、载波比N和死去时间％的参数，并累计保存相邻的两个“载波峰值采样点”的值sin( -ta)和sin( -tb)；步骤2)根据步骤I所得的相邻两个采样值Sin(co - ta)和Sin(c0.tb)，通过数学的线性组合方法，构造出一个虚拟“载波谷值采样点”的值sin( - tc), sin(ω.tc)=A.sin(c0.ta)+B*sin(c0.tb), tb=tc+Tc/2=ta+Tc, T。为载波周期值，解得 A=B=τ1 ，并运用这三个“采样点”计算出使DSP输出SPWM波形的寄存器比较值，形成一个半调Tc/2制波周期的高低电平跳变时刻表，保存在DSP的内存中； 步骤3)产生三相对称SPWM波，使用步骤2所得到的半调制波周期的高低电平跳变时刻表，根据正弦调制波的对称性和三相对称正弦波的相位差性质，产生三相对称的SPWM控制信号波形。
2.根据权利要求1所述的一种产生SPWM控制信号的新型采样方法，其特征在于:所述步骤I)中采样范围为每个调制波周期的正半周。
3.根据权利要求1所述的一种产生SPWM控制信号的新型采样方法，其特征在于:所述步骤3)中相位差为360°除以SPWM波的 路数。
全文摘要
本发明公开了一种产生SPWM控制信号的新型采样方法，根据数学上线性组合的方式构造出虚拟的采样点，以减少现实中采样点的个数；采用线性外推的运算方法求取载波和调制波自然交点时刻的近似值，从而获得更高的脉宽控制精度；按照正弦的规律完成了对整流(逆变)器中各功率管开通、关断状态的控制。该采样方法的采样点个数与传统对称规则采样法的一致，但其脉宽控制的精度却高于传统的规则采样法和现常见的变极性规则采样、两点式规则采样、四点式规则采样、线性组合采样和线性外推采样法等，其输出电压的谐波含量较小，且基于DSP的硬件设计时易于编程，人机交互性好，能灵活地对程序进行修改，以满足各种场合下的需求，主要应用于整流器和逆变器中。
文档编号H03M1/12GK103178851SQ20131008256
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月15日 优先权日2013年3月15日
发明者朱其新, 陈健亨, 刘红俐 申请人:苏州科技学院