PWM脉冲产生方法及PWM脉冲产生装置与流程

文档序号:25535098发布日期:2021-06-18 20:28阅读:106来源:国知局
PWM脉冲产生方法及PWM脉冲产生装置与流程

本发明涉及电力电子领域,尤其涉及一种pwm脉冲产生方法及pwm脉冲产生装置。



背景技术:

目前,电力电子功率变换器常采用脉宽调制技术,利用调制波和载波比较,产生pwm(pulsewidthmodulation,脉冲宽度调制)控制脉冲。采用的方式主要包括以下两种:一是直接利用dsp(digitalsignalprocessing,数字信号处理)模块自带的pwm外设模块产生pwm脉冲,具体包括:通过设置pwm外设模块控制参数,在外设pwm模块中产生载波,并将调制波和上述载波比较,产生所需的pwm脉冲;二是利用fpga(fieldprogrammablegatearray,现场可编程门阵列)产生pwm脉冲,具体包括:fpga程序模块接收调制波后,将调试波与fpga程序模块中的计数器产生的载波比较,得到所需的pwm脉冲。

电力电子产品中,提高功率变换器中开关器件的开关频率,有利于实现电力电子产品的小型化和高功率密度。但是,随着开关器件的开关频率的提高,上述两种pwm脉冲产生方法受限于dsp程序模块和fpga程序模块的时钟频率,产生的载波在每一开关周期内的计数值较小,从而导致通过将调制波和载波进行比较产生的pwm脉冲精度的较低。进一步地,pwm脉冲的精度较低将导致电力电子系统控制精度有限,甚至将会引入极限环振荡,影响电力电子系统的性能。例如:若开关器件的开关频率为200khz,dsp程序模块和fpga程序模块的时钟主频为100mhz,根据开关频率和时钟频率,可以获知每一开关周期内载波的最大计数值为250,则每一开关周期内调制引入的控制误差为0.8%。若考虑传感及采样误差等非理性因素后,整个电力电子系统的误差将进一步的增大。综上所述,对于具有高精度控制需求的应用场景,现有的pwm脉冲产生方法难以产生满足实际需求的高精度pwm脉冲。



技术实现要素:

本发明提供一种pwm脉冲产生方法及pwm脉冲产生装置,用以解决现有技术中难以产生满足实际需求的高精度pwm脉冲的缺陷,实现产生高精度的pwm脉冲。

本发明提供一种pwm脉冲产生方法,包括:

根据预设的移相时钟的数量、预设的调制比和计数峰值,产生原始调制波;

根据所述原始调制波,产生若干个目标调制波,并分别基于每一移相时钟和所述计数峰值,产生所述每一移相时钟对应的移相三角载波,根据各所述移相三角载波,基于组合逻辑电路产生频率与开关频率相同的目标三角载波;

基于所述组合逻辑电路,分别根据每一所述目标调制波和所述目标三角载波,产生若干个pwm脉冲;

其中,各所述移相时钟的频率相同,且各所述移相时钟的相位依次相差预设相位差;所述计数峰值是根据所述移相时钟的频率以及所述开关频率确定的;所述预设相位差是根据所述预设的移相时钟的数量确定的。

根据本发明提供一种的pwm脉冲产生方法,所述根据各所述移相三角载波,基于组合逻辑电路产生频率与开关频率相同的目标三角载波,具体包括:

通过所述组合逻辑电路将各所述移相三角载波相加,产生当前开关周期的所述目标三角载波;

根据本发明提供一种的pwm脉冲产生方法,所述根据所述原始调制波,产生若干个目标调制波,具体包括:

在当前中断时刻锁存所述原始调制波,获取当前开关周期的所述原始调制波;

对所述当前开关周期的所述原始调制波进行修正,获取所述当前开关周期的若干个所述目标调制波。

根据本发明提供一种的pwm脉冲产生方法,所述对所述当前开关周期的所述原始调制波进行修正,获取所述当前开关周期的若干个所述目标调制波,具体包括:

根据修正值对所述当前开关周期的原始调制波的幅度进行修正,获得所述当前开关周期的多个所述目标调制波;

其中,所述修正值是根据死区时间的长度确定的。

根据本发明提供一种的pwm脉冲产生方法,所述对所述当前开关周期的所述原始调制波进行修正,获取所述当前开关周期的若干个所述目标调制波,具体包括:

根据目标开关器件允许的最小脉宽,对所述当前开关周期的原始调制波进行限幅,获取所述当前开关周期的所述目标调制波。

根据本发明提供一种的pwm脉冲产生方法,所述对所述当前开关周期的所述原始调制波进行修正,获取所述当前开关周期的若干个所述目标调制波,具体包括:

根据修正值对所述当前开关周期的原始调制波的幅度进行修正,获得所述当前开关周期的多个修正调制波;其中,所述修正值是根据死区时间的长度确定的;

根据目标开关器件允许的最小脉宽,对所述当前开关周期的每一所述修正调制波进行限幅,获取所述当前开关周期的每一所述目标调制波。

根据本发明提供一种的pwm脉冲产生方法,所述分别根据每一所述基于所述组合逻辑电路,分别根据每一所述目标调制波和所述目标三角载波,产生若干个pwm脉冲,具体包括:

通过所述组合逻辑电路分别将每一所述目标调制波和所述目标三角载波进行比较,产生每一所述pwm脉冲。

根据本发明提供一种的pwm脉冲产生方法,所述基于每一移相时钟和所述计数峰值,产生所述每一移相时钟对应的移相三角载波,具体包括:

根据所述每一移相时钟进行计数,产生所述每一移相时钟对应的移相三角载波。

根据本发明提供一种的pwm脉冲产生方法,所述根据预设的移相时钟的数量、预设的调制比和计数峰值,产生原始调制波,具体包括:

计算预设的移相时钟数量、预设的调制比和计数峰值的乘积,并将所述乘积取整,获取计算结果;

根据所述计算结果,产生所述原始调制波。

本发明提供一种pwm脉冲产生装置,包括:

dsp模块,用于根据预设的移相时钟的数量、预设的调制比和计数峰值,产生原始调制波;

fpga模块,用于根据所述原始调制波,产生若干个目标调制波,并分别基于每一移相时钟和所述计数峰值,产生所述每一移相时钟对应的移相三角载波,根据各所述移相三角载波,基于组合逻辑电路产生频率与开关频率相同的目标三角载波;基于所述组合逻辑电路,分别根据每一所述目标调制波和所述目标三角载波,产生若干个pwm脉冲;

其中,各所述移相时钟的频率相同,且各所述移相时钟的相位依次相差预设相位差;所述计数峰值是根据所述移相时钟的频率以及所述开关频率确定的;所述预设相位差是根据所述预设的移相时钟的数量确定的。

本发明提供的pwm脉冲产生方法及pwm脉冲产生装置,通过产生每一移相时钟对应的移相三角载波后,基于组合逻辑电路产生目标三角载波,并根据每一目标调制波和目标三角载波,产生若干个pwm脉冲,能在不提高时钟主频的前提下,提高产生的pwm脉冲的精度,产生pwm脉冲的过程处理逻辑简单,所需的运算资源较小,实用性强,能通过产生高精度的pwm脉冲进一步提高电力电子变换器的控制精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的pwm脉冲产生方法的流程示意图;

图2是本发明提供的pwm脉冲产生方法中当前开关周期目标三角载波的产生过程的示意图;

图3是本发明提供的pwm脉冲产生方法产生的pwm脉冲与传统方法产生的pwm脉冲的对比图;

图4是本发明提供的pwm脉冲产生方法中当前开关周期的目标调制波的产生过程的示意图;

图5本发明提供的pwm脉冲产生方法中pwm脉冲的产生过程的示意图;

图6是本发明提供的pwm脉冲产生装置的结构示意图;

图7是本发明提供的pwm脉冲产生装置执行pwm脉冲产生方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1是本发明提供的pwm脉冲产生方法的流程示意图。下面结合图1描述本发明的pwm脉冲产生方法。如图1所示,该方法包括:步骤101、根据预设的移相时钟的数量、预设的调制比和计数峰值,产生原始调制波。

其中,各移相时钟的频率相同,且各移相时钟的相位依次相差预设相位差;计数峰值是根据移相时钟的频率以及开关频率确定的;预设相位差是根据预设的移相时钟的数量确定的。

需要说明的是,本发明实施例中的pwm脉冲产生方法的执行主体是pwm脉冲产生装置。

原始调制波,可以指携带有目标信息的信息波。

移相时钟,可以指具有相位的时钟信号。本发明实施例中,通过pwm脉冲产生装置可以产生n个移相时钟;n为预设的移相时钟的数量。上述n个移相时钟的频率fc相同,相位依次相差预设相位差,且任意两个移相时钟的相位差为预设相位差θ的整数倍。

预设的移相时的数量n可以根据实际需求确定。预设的移相时钟的数量n的具体取值在本发明实施例中不作具体限定。

预设相位差θ可以根据预设的移相时钟的数量获取。预设相位差θ可以根据360°除以预设的移相时钟的数量n获得,θ=360°/n。

预设的调制比m的取值范围在0~1之间。预设的调制比m用于描述本发明实施例中的pwm产生方法的调制深度。例如:若预设的调制比为1,则说明pwm调制为满调制。预设的调制比m可以根据实际控制系统确定。预设的调制比的具体取值在本发明实施例中不作具体限定。

开关频率指目标开关器件开通关断的频率。

计数峰值n可以根据移相时钟的频率fc以及开关频率fs确定。例如:计数峰值n可以是移相时钟的频率fc除以开关频率fs的计算结果的二分之一,n=fc/2fs。

根据预设的移相时钟数n、预设的调制比m和计数峰值n可以确定原始调制波的幅度。确定所需调制波的幅度后,pwm脉冲产生装置可以产生该幅度的原始调制波。

步骤102、根据原始调制波,产生若干个目标调制波,并分别基于每一移相时钟和计数峰值,产生每一移相时钟对应的移相三角载波,根据各移相三角载波,基于组合逻辑电路产生频率与开关频率相同的目标三角载波。

具体地,若原始调制波仅用于产生一个目标开关器件的pwm脉冲,则无需对当前开关周期的原始调制波的幅度进行处理,可以将原始调制波直接作为当前开关周期该目标开关器件对应的目标调制波。若原始调制波用于产生多个目标开关器件的pwm脉冲,则可以对原始调制波进行处理后,获得多个目标开关器件对应的目标调制波。

载波,为周期性波形,可以为三角波、锯齿波等,通常由数字控制器通过计数产生,本发明实施例中,采用三角波作为载波。将三角载波和调制波的大小进行比较,在比较结果的逻辑关系变化时刻,对开关器件的开通和关断进行控制,从而获取和调制波大小成比例的脉冲。

基于任一移相时钟和计数峰值n,可以产生该移相时钟对应的移相三角载波。

传统的pwm脉冲产生方法,仅基于一个移相时钟,产生该移相时钟对应的移相三角载波。受移相时钟的频率的限制,该移相三角载波的时间分辨率较低,根据该移相三角载波产生的pwm脉冲的精度有限。

图2是本发明提供的pwm脉冲产生方法中当前开关周期目标三角载波的产生过程的示意图。如图2所示,根据数量为n的移相三角载波,基于组合逻辑电路产生频率与开关频率相同的目标三角载波。该目标三角载波的频率为fs,一个周期为1/fs。该目标三角载波的计数峰值为n*n。

相较于移相三角载波的时间分辨率,目标三角载波的时间分辨率更高,为移相三角载波时间分辨率的n分之一。在不提高移相时钟的频率的前提下,可将pwm脉冲精度提高n倍。

步骤103、基于组合逻辑电路,分别根据每一目标调制波和目标三角载波,产生若干个pwm脉冲。

具体地,根据任一目标调制波和目标三角载波,采用组合电路直接比较产生该目标调制波对应的高精度的pwm脉冲。

图3是本发明提供的pwm脉冲产生方法产生的pwm脉冲与传统方法产生的pwm脉冲的对比图。如图3所示,相较于传统的pwm脉冲产生方法,本发明实施例根据数量为n且相位依次相差预设相位差θ的各移相时钟,可以产生时间分辨率更高的目标三角载波,进而可以使得根据目标三角载波和目标调制波产生高精度pwm脉冲。

需要说明的是,利用fpga产生中断脉冲、锁存调制波、死区补偿、最小脉宽限制、三角载波产生等操作,都是目前行业中常用的基于纯时序逻辑电路的实现方法。本发明实施例中同时结合时序逻辑电路和组合逻辑电路来产生高精度pwm脉冲。特别是基于组合逻辑电路,根据多个移相三角载波产生目标三角载波,以及根据目标三角载波和目标调制波产生高精度的pwm脉冲。现有的文献资料暂无与本发明实施例中的发明构思类似的技术方案

本发明实施例通过产生每一移相时钟对应的移相三角载波后,基于组合逻辑电路产生目标三角载波,并根据每一目标调制波和目标三角载波,产生若干个pwm脉冲,能在不提高时钟主频的前提下,提高产生的pwm脉冲的精度,产生pwm脉冲的过程处理逻辑简单,所需的运算资源较小,实用性强,能通过产生高精度的pwm脉冲进一步提高电力电子变换器的控制精度。

基于上述各实施例的内容,根据各所述移相三角载波,基于组合逻辑电路产生频率与开关频率相同的目标三角载波,具体包括:通过组合逻辑电路将各移相三角载波相加,产生当前开关周期的目标三角载波。

具体地,中断时刻可以指开关周期的起始时刻。

通过组合逻辑电路,将所有移相三角载波进行叠加,产生当前开关周期的目标三角载波。相较于移相三角载波,产生的目标三角载波时间分辨率更高。

本发明实施例通过组合逻辑电路将所有移相三角载波进行叠加,产生当前开关周期的目标三角载波,相较于移相三角载波,产生的目标三角载波时间分辨率更高,能使得根据目标三角载波产生的pwm脉冲的精度更高。

基于上述各实施例的内容,根据原始调制波,产生若干个目标调制波,具体包括:在当前中断时刻锁存的原始调制波,获取当前开关周期的原始调制波。

对当前开关周期的原始调制波进行修正,获取当前开关周期的若干个目标调制波。

具体地,基于对电路的保护和目标开关器件的数量等方面的考虑,可以对当前开关周期的原始调制波的幅度进行修正,获取当前开关周期的若干个目标调制波。

本发明实施例通过对原始调制波进行锁存和修正,获取当前开关周期的若干个目标调制波,能通过锁存原始调制波使得任一开关周期的原始调制波与该开关周期的目标三角载波对应,能通过对原始调制波的修正确保各开关器件的安全工作,能保护电路。

基于上述各实施例的内容,对当前开关周期的原始调制波进行修正,获取当前开关周期的若干个目标调制波,具体包括:根据修正值对当前开关周期的原始调制波的幅度进行修正,获得当前开关周期的多个目标调制波。

其中,修正值是根据死区时间的长度确定的。

具体地,对于互补导通的各开关器件,为保证各开关器件的安全工作,各开关器件对应的pwm脉冲之间通常需要加入死区时间。通过修正原始调制波,可以产生各开关器件对应的已加入死区时间的目标调制波。

图4是本发明提供的pwm脉冲产生方法中当前开关周期的目标调制波的产生过程的示意图。如图4所示,目标开关器件可以为互补导通的两个开关器件,分为上开关管和下开关管。

将当前开关周期的原始调制波的幅度减去修正值δm,可以获得当前开关周期上开关管对应的目标调制波。

将当前开关周期的原始调制波的幅度加上修正值δm,可以获得当前开关周期下开关管对应的目标调制波。

需要说明的是,修正值是根据死区时间的长度确定的。修正值δm具体根据死区时间的二分之一确定。当前开关周期的原始调制波的幅度加上和减去修正值δm,可以分别在上开关管对应的目标调制波和下开关管对应的目标调制波中加入二分之一的死区时间,相当于在上、下开关管对应的pwm脉冲之间加入了一个完整的死区时间。

本发明实施例通过修正原始调制波,产生各开关器件对应的已加入死区时间的目标调制波,能确保各开关器件的安全工作。

基于上述各实施例的内容,对当前开关周期的原始调制波进行修正,获取当前开关周期的若干个目标调制波,具体包括:根据目标开关器件允许的最小脉宽,对当前开关周期的原始调制波进行限幅,获取当前开关周期的目标调制波。

目标开关器件允许的最小脉宽,指目标开关器件的最小导通和关断时间。

根据目标开关器件允许的最小脉宽,可以对当前开关周期的原始调制波进行限幅,获得当前开关周期的目标调制波。根据获得的当前开关周期的目标调制波产生的当前开关周期的pwm脉冲,在目标开关器件允许的最小脉宽的范围内。

本发明实施例通过对原始调制波进行限幅,获取目标调制波,能确保目标调制波在目标开关器件允许的最小脉宽的范围内,能确保各开关器件的安全工作,能保护电路。

基于上述各实施例的内容,对当前开关周期的原始调制波进行修正,获取当前开关周期的若干个目标调制波,具体包括:根据修正值对当前开关周期的原始调制波的幅度进行修正,获得当前开关周期的多个修正调制波。其中,修正值是根据死区时间的长度确定的。

具体地,对于互补导通的各开关器件,为保证各开关器件的安全工作,各开关器件对应的pwm脉冲之间通常需要加入死区时间。通过修正原始调制波,可以产生各开关器件对应的已加入死区时间的目标调制波。

将原始调制波的幅度减去或加上修正值,可以获得当前开关周期每一目标开关器件对应的修正调制波。

需要说明的是,修正值是根据各开关器件对应的pwm脉冲之间通常需要加入死区时间的长度确定的。

根据目标开关器件允许的最小脉宽,对当前开关周期的每一修正调制波进行限幅,获取当前开关周期的每一目标调制波。

具体地,根据目标开关器件允许的最小脉宽,可以对当前开关周期的任一目标开关器件对应的修正调制波进行限幅,获得当前开关周期的该目标开关器件对应的目标调制波。根据获得的当前开关周期该目标开关器件对应的目标调制波,产生的当前开关周期该目标开关器件对应的pwm脉冲,在该目标开关器件允许的最小脉宽的范围内。

本发明实施例通过修正原始调制,产生各开关器件对应的已加入死区时间的修正调制波后,对每一修正调制波进行限幅,获取每一目标调制波,能确保各开关器件的安全工作,能保护电路。

基于上述各实施例的内容,基于所述组合逻辑电路,分别根据每一所述目标调制波和所述目标三角载波,具体包括:通过组合逻辑电路分别将每一目标调制波和目标三角载波进行比较,产生每一pwm脉冲。

具体地,通过组合逻辑电路分别将每一目标调制波与目标三角载波进行比较,根据比较的逻辑结果,确定pwm脉冲的高低电平和电平翻转时刻。

图5本发明提供的pwm脉冲产生方法中pwm脉冲的产生过程的示意图。如图5所示,在fpga中,采用组合逻辑电路,将上开关管对应的目标调制波与目标三角载波比较,产生上开关管对应的pwm脉冲。上开关管对应的pwm脉冲的起始时刻,相较于原始调制波与目标三角载波比较产生的pwm脉冲的起始时刻,提前二分之一的死区时间。上开关管对应的pwm脉冲的结束时刻,相较于原始调制波与目标三角载波比较产生的pwm脉冲的结束时刻,推迟了二分之一的死区时间。在fpga中,采用组合逻辑电路,将下开关管对应的目标调制波与目标三角载波比较,产生下开关管对应的pwm脉冲。下开关管对应的pwm脉冲的起始时刻,相较于原始调制波与目标三角载波比较产生的pwm脉冲的起始时刻,推迟二分之一的死区时间。下开关管对应的pwm脉冲的结束时刻,相较于原始调制波与目标三角载波比较产生的pwm脉冲的结束时刻,提前了二分之一的死区时间。从而使得上开关管和下开关管对应的pwm脉冲之间加入了死区时间。

本发明实施例通过组合逻辑电路分别将每一目标调制波和目标三角载波进行比较,产生每一pwm脉冲,产生pwm脉冲的逻辑简单,实用性强。

基于上述各实施例的内容,基于每一移相时钟和计数峰值,产生每一移相时钟对应的移相三角载波,具体包括:根据每一移相时钟进行计数,产生每一移相时钟对应的移相三角载波。

具体地,利用计数器对任一移相时钟进行计数,该移相时钟由零开始,每经过一个周期,计数器加1,直至该移相时钟的计数值增加至计数峰值n;或者,该移相时钟由计数峰值n开始,每经过一个周期,计数器减一,直至该移相时钟的计数值减小至零,可以获得该移相时钟对应的移相三角载波。

需要说明的是,可以在每一中断时刻,将计数器复位。

本发明实施例基于每一移相时钟和计数峰值,产生每一移相时钟对应的移相三角载波,能简单和快速的产生多个移相三角载波,能基于产生的多个移相三角载波,采用组合逻辑电路生成时间分辨率更高的目标三角载波。

基于上述各实施例的内容,根据预设的移相时钟的数量、预设的调制比和计数峰值,产生原始调制波,产生原始调制波,具体包括:计算预设的移相时钟数量、预设的调制比和计数峰值的乘积,并将乘积取整,获取计算结果。

根据计算结果,产生原始调制波。

具体地,将通过计算预设的移相时钟数量、预设的调制比和计数峰值的乘积,并将乘积取整,可以确定所需调制波的幅度的大小。根据确定所需调制波的幅度的大小,可以产生该幅度的原始调制波。

本发明实施例通过计算预设的移相时钟数量、预设的调制波和计数峰值的乘积并取整,确定原始调制波的幅度,并根据确定的原始调制波的幅度,产生该幅度的原始调制波,能准确、快速的产生所需的原始调制波。

图6是本发明提供的pwm脉冲产生装置的结构示意图。下面结合图6描述本发明的pwm脉冲产生装置。如图6所示,该装置包括:dsp模块601和fpga模块602,其中:

dsp模块601,用于根据预设的移相时钟的数量、预设的调制比和计数峰值,产生原始调制波。

fpga模块602,用于根据原始调制波,产生若干个目标调制波,并分别基于每一移相时钟和计数峰值,产生每一移相时钟对应的移相三角载波,根据各移相三角载波,基于组合逻辑电路产生频率与开关频率相同的目标三角载波;基于组合逻辑电路,分别根据每一目标调制波和目标三角载波,产生若干个pwm脉冲。

其中,各移相时钟的频率相同,且各移相时钟的相位依次相差预设相位差;计数峰值是根据移相时钟的频率以及开关频率确定的;预设相位差根据移相时钟的数量确定。

具体地,dsp模块601可以根据预设的移相时钟数n、预设的调制比m和计数峰值n可以确定原始调制波的幅度。确定所需调制波的幅度后,dsp模块601可以产生该幅度的原始调制波。

fpga模块602可以将原始调制波,直接作为目标调制波。fpga模块还可以对原始调制波进行修正后,产生多个目标调制波。

载波,为周期性波形,可以为三角波、锯齿波等,通常由数字控制器通过计数产生,本发明实施例中,采用三角波作为载波。

fpga模块602可以基于任一移相时钟和计数峰值n,产生该移相时钟对应的移相三角载波。

fpga模块602还可以根据数量为n的移相三角载波,产生频率与开关频率相同的目标三角载波。该目标三角载波的频率为fs,一个周期为1/fs。该目标三角载波的计数峰值为n*n。

fpga模块602还可以根据任一目标调制波和目标三角载波,可以产生该目标调制波对应的高精度的pwm脉冲。该高精度的pwm脉冲相较于常规方法产生的pwm脉冲,时间分辨率更高。

以下通过一个实例说明本发明实施例的pwm脉冲产生方法。图7是本发明提供的pwm脉冲产生装置执行pwm脉冲产生方法的流程示意图,如图7所示,首先通过dsp模块601可以产生原始调制波,并可以通过数据通信将原始调制波传送给fpga模块602,以供其产生高精度的pwm脉冲。

具体地,dsp模块601可以将通过控制指令获得的调制比m、原始三角载波计数峰值n和预设的移相时钟clk的数量n相乘,再将乘积取整,可以确定原始调制波的幅度大小。根据已确定的原始调制波的幅度大小,dsp模块601可以产生相应幅度的原始调制波m。其中,调制比m的取值范围在0~1之间,代表变换器的调制深度,“1”代表满调制。预设的移相时钟clk的数量n为预设的利用锁相环产生的移相时钟数量。原始三角载波计数峰值n与开关器件的开关频率fs和移相时钟clk的频率fc相关,n=fc/fs/2。

通过fpga模块602可以获取原始调制波m,并对原始调制波m进行修正,获取若干个目标调制波mc。通过fpga模块还可以产生多个移相三角载波w,并根据各移相三角载波w产生目标三角载波wh。通过fpga模块还可以产生若干个高精度的pwm脉冲。

具体地,在每个开关周期中,fpga模块602可以通过数据通信主动读取dsp模块601传送的原始调制波m,并在每个中断时刻锁存读取到的原始调制波m。对于互补导通的各开关器件,通常在各开关器件对应的pwm脉冲之间添加死区时间。死区时间的产生可以通过修正原始调制波m实现。fpga模块602将各开关器件对应的原始调制波m减去或加上一半死区时间对应的调制波修正值δm,可以得到包含死区时间的各开关器件的修正调制波。

需要说明的是,若原始调制波m仅用于产生一个开关器件的pwm脉冲,则无需对原始调制波m进行死区时间修正,可以将原始调制波m直接作为该开关器件的修正调制波。

为保证各开关器件开通或关断的持续时间大于一定的限额,fpga模块602可以根据各开关器件最小脉宽,对各开关器件对应的修正调制波进行限幅,获得各开关器件对应的目标调制波mc。

通过fpga模块602锁相环可以产生n个移相时钟clk。所有移相时钟clk的频率相同,均为fc。n个移相时钟的相位依次相差预设相位差θ。预设的相位差θ=360°/n。通过对每一高频移相时钟分别进行计数,可以产生n个移相三角载波。

具体地,利用fpga模块602内置的计数器对任一移相时钟由零开始进行计数,该移相时钟每经过一个周期,计数器加1,直至该移相时钟的计数值增加至计数峰值n;或者,对该移相时钟由计数峰值n开始进行计数,每经过一个周期,计数器减1,直至该移相时钟的计数值减小至零,可以获得该移相时钟对应的移相三角载波w。其中,clk∠0表示第一个移相时钟的相位为0;clk∠θ表示第二个移相时钟的相位为θ;clk∠2θ表示第三个移相时钟的相位为2θ;以此类推,clk∠(n-1)θ表示第n个移相时钟的相位为(n-1)θ。

通过任一移相时钟提取中断时刻的上升沿或下降沿,可以得到中断脉冲。利用中断脉冲复位各移相三角载波计数器,实现移相三角载波的同步。通过组合逻辑电路将同步后的n个移相三角载波w相加,得到目标三角载波wh。

通过组合逻辑电路将每一目标调制波mc和目标三角载波wh比较,可以产生每一pwm脉冲。

需要说明的是,fpga模块602中执行读取、调制波锁存和死区时间、最小脉宽修正步骤的子模块是采用fpga模块602中的时序逻辑电路实现的。而根据移相三角载波相加得到目标三角载波、将目标三角载波和目标调制波比较产生pwm脉冲,是采用fpga模块602中的组合逻辑电路实现的。产生若干个高精度的pwm脉冲后,不能使用fpga模块602中的时序电路对高精度的pwm脉冲进行处理,避免时序电路中的操作,削减pwm脉冲的精度。

本发明实施例通过产生每一移相时钟对应的移相三角载波后,基于组合逻辑电路产生目标三角载波,并根据每一目标调制波和目标三角载波,产生若干个pwm脉冲,能在不提高时钟主频的前提下,提高产生的pwm脉冲的精度,产生pwm脉冲的过程处理逻辑简单,所需的运算资源较小,实用性强,能通过产生高精度的pwm脉冲进一步提高电力电子变换器的控制精度。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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