三相橋式逆變器驅(qū)動(dòng)波形發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于逆變器控制領(lǐng)域，特別是涉及一種三相橋式逆變器驅(qū)動(dòng)波形發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002] 三相橋式電壓型逆變器具體是由六個(gè)開關(guān)器件構(gòu)成的三個(gè)半橋，各相開關(guān)器件按 照一定的規(guī)律進(jìn)行開通和關(guān)斷，則可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的交流電壓?，F(xiàn)有的三相橋式逆變器驅(qū)動(dòng) PWM波形發(fā)生方法中，最常用的是利用DSP(DigitalSignalProcessor，數(shù)字信號(hào)處理器） 或單片機(jī)內(nèi)部集成的PWM產(chǎn)生模塊產(chǎn)生占空比按一定規(guī)律變換的驅(qū)動(dòng)波形，如TI公司的 TMS320F2812DSP芯片的事件管理器（EVA和EVB)就包含比較單元，在使用時(shí)通過設(shè)置計(jì)時(shí) 器的計(jì)數(shù)周期來決定PWM波的周期，實(shí)時(shí)更改比較寄存器的數(shù)值就可以實(shí)現(xiàn)占空比的實(shí)時(shí) 調(diào)節(jié)。利用這種方法很容易實(shí)現(xiàn)純正弦調(diào)制SPWM波的產(chǎn)生以及三次諧波注入SPWM波的產(chǎn) 生，CPU的時(shí)間消耗非常小。但是對(duì)于調(diào)制方法比較復(fù)雜的PWM波形，DSP單片機(jī)執(zhí)行起來 則需要占用大量的CPU時(shí)間。
[0003] 參照?qǐng)D11。文獻(xiàn)1 "航空航天器供電系統(tǒng)，2005，pl36_137"給出了一種開關(guān)點(diǎn)預(yù) 置PWM產(chǎn)生電路。該電路包括晶體振蕩器、硬件計(jì)數(shù)器和EPROM模塊。晶體振蕩器用于產(chǎn) 生適當(dāng)頻率的時(shí)鐘，送給硬件計(jì)數(shù)器模塊，該計(jì)數(shù)器對(duì)輸入時(shí)鐘進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，產(chǎn)生波形數(shù) 據(jù)地址，送給EPROM波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，EPROM中存儲(chǔ)開關(guān)點(diǎn)預(yù)置波形數(shù)據(jù)，并根據(jù)輸入的 地址輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，得到需要的開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM波。該電路產(chǎn)生的開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM直流 電壓利用率可達(dá)1. 03。
[0004] 該開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM波形產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)簡單，但需要合理選擇晶體振蕩器的參數(shù)， 且其該電路產(chǎn)生的開關(guān)點(diǎn)預(yù)置波的基波含量不能根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0005] 參照?qǐng)D12。文獻(xiàn)2 "申請(qǐng)公開號(hào)CN101865224A的中國發(fā)明專利"公開了一種基于 SVPWM調(diào)制方法的PWM信號(hào)發(fā)生器。該發(fā)生器包括脈寬調(diào)制啟動(dòng)模塊、SVPWM信號(hào)模塊、過 調(diào)制控制模塊、分頻器模塊和死區(qū)延時(shí)模塊。該發(fā)明在過調(diào)制時(shí)先通過時(shí)間數(shù)據(jù)重構(gòu)，再將 時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)化為脈沖控制信號(hào)并對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理，以加入死區(qū)時(shí)間。該發(fā)明基于 FPGA實(shí)現(xiàn)了以上方案。
[0006] 該SVPWM發(fā)生器是基于FPGA實(shí)現(xiàn)的，可進(jìn)一步提高開關(guān)頻率，在一定程度上節(jié)省 了DSP的時(shí)間開銷，但是其輸入?yún)?shù)需要在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)更新一次，且三相開關(guān)時(shí)間參 數(shù)的計(jì)算、選擇也需要消耗一定的CPU時(shí)間，因此提高開關(guān)頻率的同時(shí)會(huì)增加外部CPU的時(shí) 間開銷，且其直流電壓利用率只能小于等于1。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服現(xiàn)有信號(hào)發(fā)生器直流電壓利用率低的不足，本發(fā)明提供一種三相橋式逆 變器驅(qū)動(dòng)波形發(fā)生器。該波形發(fā)生器包括上電復(fù)位模塊、三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM產(chǎn)生模塊、三 相單極性SPWM產(chǎn)生模塊、三相PWM綜合模塊和死區(qū)延時(shí)模塊。上電復(fù)位模塊在系統(tǒng)開始工 作時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)給三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM產(chǎn)生模塊和三相單極性SPWM產(chǎn)生模塊，使其完 成初始化；初始化完成后，三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM產(chǎn)生模塊和三相單極性SPWM產(chǎn)生模塊同時(shí) 開始工作，分別產(chǎn)生三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM和與外部電路給出的調(diào)制比相對(duì)應(yīng)的三相單極性 SPWM，產(chǎn)生的兩種PWM同時(shí)送給三相PWM綜合模塊，完成兩種PWM的綜合，綜合后的PWM送 給死區(qū)延時(shí)模塊，加入死區(qū)時(shí)間，產(chǎn)生最終帶有死區(qū)的三相橋式逆變器驅(qū)動(dòng)波形。由于含有 三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM產(chǎn)生模塊，因此具有與開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM相同的最大直流電壓利用率；由 于加入了三相單極性SPWM產(chǎn)生模塊，其調(diào)制比只需在一個(gè)基波周期內(nèi)改變一次，降低了對(duì) 外部CPU的時(shí)間開銷；利用單極性SPWM對(duì)開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM的基波含量進(jìn)行削減，解決了開 關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM調(diào)壓困難的問題。
[0008] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種三相橋式逆變器驅(qū)動(dòng)波形發(fā)生 器，其特點(diǎn)是上電復(fù)位模塊、三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM產(chǎn)生模塊、三相單極性SPWM產(chǎn)生模塊、三 相PWM綜合模塊和死區(qū)延時(shí)模塊。
[0009] 上電復(fù)位模塊，用于在系統(tǒng)上電時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)延時(shí)，產(chǎn)生一定時(shí)間的復(fù)位信號(hào)，使整 個(gè)電路完成初始化，該模塊也可以認(rèn)為是整個(gè)系統(tǒng)開始工作的觸發(fā)信號(hào)；
[0010] 三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生預(yù)先設(shè)定的開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM波形；
[0011] 三相單極性SPWM產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生與開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM同頻率/周期、且同相位 的單極性SPWM波形；
[0012] 三相PWM綜合模塊，用于將三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM波和三相單極性SPWM波進(jìn)行綜 合，實(shí)現(xiàn)兩者的混合調(diào)制；
[0013] 死區(qū)延時(shí)模塊，用于根據(jù)用戶給定的死區(qū)時(shí)間參數(shù)對(duì)綜合后的三相PWM進(jìn)行延時(shí) 處理，即完成同一橋臂上下兩個(gè)開關(guān)管驅(qū)動(dòng)波形死區(qū)的產(chǎn)生；
[0014] 所述的上電復(fù)位模塊在系統(tǒng)上電后開始計(jì)時(shí)，在計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閥值 時(shí)其輸出保持為低，在計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閥值時(shí)，將輸出信號(hào)進(jìn)行反相，即輸出信號(hào) 變?yōu)楦唠娖?，觸發(fā)后級(jí)模塊，即三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM產(chǎn)生模塊和三相單極性SPWM產(chǎn)生模塊， 開始正常工作，同時(shí)三相單極性SPWM產(chǎn)生模塊開始接收外部電路輸入的調(diào)制比參數(shù)；
[0015] 所述的三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM產(chǎn)生模塊和三相單極性SPWM產(chǎn)生模塊工作時(shí)鐘均為 系統(tǒng)時(shí)鐘，保證兩個(gè)模塊工作周期同步；
[0016] 所述的三相PWM綜合模塊對(duì)各相輸入的開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM和單極性SPWM進(jìn)行實(shí)時(shí) 處理，實(shí)現(xiàn)兩者的混合調(diào)制，其輸出為六路兩兩互補(bǔ)的PWM波形；其綜合邏輯如下：在開關(guān) 點(diǎn)預(yù)置PWM波的正半周，若開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM波為低，則綜合后為低；若開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM波為 高，則單極性SPWM波為高時(shí)綜合后為低，否則綜合后為高；在開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM波的負(fù)半周， 若開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM波為高，則綜合后為高；若開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM波為低，則單極性SPWM波為高 時(shí)綜合后為低，否則綜合后為高；
[0017] 所述的死區(qū)延時(shí)模塊輸入為六路兩兩互補(bǔ)的三相驅(qū)動(dòng)PWM波，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的死 區(qū)延時(shí)參數(shù)，按延時(shí)開通，按時(shí)關(guān)斷的原則對(duì)六路信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：該波形發(fā)生器包括上電復(fù)位模塊、三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM產(chǎn) 生模塊、三相單極性SPWM產(chǎn)生模塊、三相PWM綜合模塊和死區(qū)延時(shí)模塊。上電復(fù)位模塊在系 統(tǒng)開始工作時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)給三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM產(chǎn)生模塊和三相單極性SPWM產(chǎn)生模塊， 使其完成初始化；初始化完成后，三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM產(chǎn)生模塊和三相單極性SPWM產(chǎn)生模 塊同時(shí)開始工作，分別產(chǎn)生三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM和與外部電路給出的調(diào)制比相對(duì)應(yīng)的三相 單極性SPWM，產(chǎn)生的兩種PWM同時(shí)送給三相PWM綜合模塊，完成兩種PWM的綜合，綜合后的PWM送給死區(qū)延時(shí)模塊，加入死區(qū)時(shí)間，產(chǎn)生最終帶有死區(qū)的三相橋式逆變器驅(qū)動(dòng)波形。由 于含有三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM產(chǎn)生模塊，因此具有與開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM相同的最大直流電壓利 用率；由于加入了三相單極性SPWM產(chǎn)生模塊，其調(diào)制比只需在一個(gè)基波周期內(nèi)改變一次， 降低了對(duì)外部CPU的時(shí)間開銷；利用單極性SPWM對(duì)開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM的基波含量進(jìn)行削減， 解決了開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM調(diào)壓困難的問題。
[0019] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明三相橋式逆變器驅(qū)動(dòng)波形發(fā)生器的框圖。
[0021] 圖2是包含三相橋式逆變器驅(qū)動(dòng)波形發(fā)生器的逆變器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0022] 圖3是圖1中上電復(fù)位模塊的工作波形圖。
[0023] 圖4是圖1中三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置波形產(chǎn)生模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
[0024] 圖5是圖1中三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM產(chǎn)生模塊的工作波形圖。
[0025] 圖6是圖1中三相單極性SPWM產(chǎn)生模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
[0026] 圖7是圖1中三相單極性SPWM產(chǎn)生模塊的工作波形圖。
[0027] 圖8是圖1中三相PWM綜合模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
[0028] 圖9是圖1中三相PWM綜合模塊的工作波形圖。
[0029] 圖10是圖1中死區(qū)延時(shí)模塊的工作波形圖。
[0030] 圖11是【背景技術(shù)】文獻(xiàn)1開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM波形產(chǎn)生電路的框圖。
[0031] 圖12是【背景技術(shù)】文獻(xiàn)2SVPWM信號(hào)發(fā)生器的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下實(shí)施例參照?qǐng)D1-10。
[0033] 本發(fā)明三相橋式逆變器驅(qū)動(dòng)波形發(fā)生器包括上電復(fù)位模塊、三相開關(guān)點(diǎn)預(yù)置PWM 產(chǎn)生模塊、三相單極性SPWM產(chǎn)生模塊、三相PWM綜合模塊和死區(qū)延時(shí)模塊。
[0034] 上電復(fù)位模塊，用于在系統(tǒng)上電時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)延時(shí)，產(chǎn)生一定時(shí)間的復(fù)位信號(hào)，使整 個(gè)電路完成初始化，該模塊也可以認(rèn)為是整個(gè)系統(tǒng)開始工作的觸發(fā)信號(hào)；
[0035]