一種基于全模擬電路的參考電壓曲線獲取方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于全模擬電路的參考電壓曲線獲取方法，通過(guò)確定參考電壓曲線的工作原理及試驗(yàn)用全模擬電路；根據(jù)參考電壓曲線的工作原理，在全模擬電路中對(duì)參考電壓曲線進(jìn)行時(shí)序控制；在全模擬電路中對(duì)參考電壓曲線進(jìn)行電壓大小及斜率控制；結(jié)合時(shí)序控制、大功率充放電控制及電壓區(qū)間識(shí)別控制，獲取參考電壓曲線。本發(fā)明提出的方法簡(jiǎn)單高效，克服了最高速率瓶頸問(wèn)題；提高了電路的EMC性能，并利用最少的電子元器件巧妙設(shè)計(jì)出了準(zhǔn)確的電壓參考曲線。
【專利說(shuō)明】
-種基于全模擬電路的參考電壓曲線獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及智能電網(wǎng)全模擬電路領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于全模擬電路的參考電壓 曲線獲取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] IGBT屬于口極控制器件，通過(guò)控制柵極可實(shí)現(xiàn)IGBT串聯(lián)電壓平衡。英國(guó)劍橋大學(xué) Patrick化Imer博:t提出的有源電壓控制（Active Voltage Control)通過(guò)引入多重閉環(huán) 反饋，使IGBT開關(guān)過(guò)程中集射級(jí)電壓VcE跟隨設(shè)定的參考電壓給定，從而實(shí)現(xiàn)IGBT直接串聯(lián) 中的電壓平衡。如圖1所示，有源電壓控制由Ξ個(gè)閉環(huán)組成。最外環(huán)為參考電壓給定與IGBT 集射級(jí)電壓比較，產(chǎn)生誤差信號(hào)控制IGBT。當(dāng)IGBT端電壓高于給定電壓時(shí)，產(chǎn)生正口極電壓 信號(hào)開通IGBT;當(dāng)IGBT端電壓低于給定電壓時(shí)，產(chǎn)生負(fù)口極電壓信號(hào)關(guān)斷IGBT，通過(guò)運(yùn)種閉 環(huán)控制使得與IGBT集射級(jí)電壓能快速跟隨參考電壓給定，此閉環(huán)為有源電壓控制核屯、部 分。中間閉環(huán)為口極電壓反饋，作用是提高驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)態(tài)特性。由于外環(huán)的輸出信號(hào)需經(jīng) 過(guò)緩沖電路、功率放大電路及口極電阻才能到達(dá)IGBT柵極，因此Vge必然會(huì)與外環(huán)輸出信號(hào) 產(chǎn)生偏差，將降低有源電壓控制的均壓效果，而通過(guò)引入Vge閉環(huán)反饋將提高有源電壓控制 的均壓效果。最內(nèi)環(huán)為^閉環(huán)反饋，通過(guò)RC電路反饋IGBT開關(guān)時(shí)的當(dāng)^過(guò)大時(shí)，RC 玻 dt dt 電路將向IGBT柵極注入電流，運(yùn)與前面所提的有源緩沖相同，此閉環(huán)能夠防止IGBT開關(guān)過(guò) 程中dv/dt過(guò)大損壞IGBT，同時(shí)提高IGBT動(dòng)態(tài)均壓性。
[0003] 有源電壓控制通過(guò)閉環(huán)使得IGBT集射級(jí)電壓跟隨參考給定電壓，因此參考電壓的 設(shè)定顯得十分重要。參考給定電壓如圖2所示，主要分為W下幾個(gè)階段：
[0004] 預(yù)關(guān)斷階段。當(dāng)IGBT內(nèi)部雜散參數(shù)不同時(shí)，IGBT關(guān)斷延遲時(shí)間將會(huì)產(chǎn)生差 異，運(yùn)對(duì)IGBT串聯(lián)電壓平衡化影響加大，因此預(yù)關(guān)斷階段作用是讓所有IGBT的端電壓先升 高到較低的電壓值，將關(guān)斷延遲產(chǎn)生的差異性控制在一個(gè)較小的范圍，同時(shí)讓所有的IGBT 均進(jìn)入有源區(qū)，易于下一步的關(guān)斷過(guò)程控制。 dV
[0005] t2-t3:主關(guān)斷階段。IGBT關(guān)斷時(shí)^由IGBT雜散參數(shù)和口極電壓共同決定，運(yùn)一階 dt 段主要是不斷調(diào)整口極電壓信號(hào)，彌補(bǔ)IGBT自身特性差異，讓IGBT關(guān)斷時(shí)^跟隨參考波形 dt 的^。但是由于IGBT自身特性，但參考波形^過(guò)大時(shí)，IGBT將不能快速的跟隨參考波形。 液 .愈
[0006] t3-t4:斷態(tài)錯(cuò)位階段。運(yùn)一階段IGB門尋處于斷態(tài)狀態(tài)。參考電壓錯(cuò)位值應(yīng)略高于 IGBT端電壓反饋值，防止IGBT關(guān)斷時(shí)誤導(dǎo)通。當(dāng)IGBT電壓超過(guò)錯(cuò)位值時(shí)，IGBT將會(huì)導(dǎo)通，端 電壓則降到錯(cuò)位值之下。
[0007] t4-t5:預(yù)開通階段。和預(yù)關(guān)斷相似，當(dāng)IGBT內(nèi)部雜散參數(shù)不同時(shí)，IGBT開通延遲時(shí) 間將會(huì)產(chǎn)生差異，運(yùn)對(duì)IGBT串聯(lián)電壓平衡化影響加大，因此預(yù)開通階段作用是讓所有IGBT 的端電壓先變化較小值，將關(guān)斷延遲產(chǎn)生的差異性控制在一個(gè)較小的范圍，同時(shí)讓所有的 IGBT均進(jìn)入有源區(qū)，易于下一步的開通過(guò)程控制。
[000引 t5-t6:主開通階段。開通過(guò)程與關(guān)斷過(guò)程相似，，IGBT開通時(shí)dv/dt由IGBT雜散參數(shù) 和口極電壓共同決定，運(yùn)一階段主要是不斷調(diào)整口極電壓信號(hào)，彌補(bǔ)IGBT自身特性差異，讓 dv dV IGBT開通時(shí)dv/dt跟隨參考波形的但是由于IGBT自身特性，但參考波形^過(guò)大時(shí)， 戚 成 IGBT將不能快速的跟隨參考波形。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)電壓參考曲線，通常的做法是采用FPGA+D/A可W方便實(shí)現(xiàn)任意波形的電 壓參考曲線。由于FPGA和D/A均為數(shù)字電路，存在最高速率瓶頸問(wèn)題;而且由于供電壓電壓 為1.8V所W導(dǎo)致整體驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的Elechomagnetic Compatibility化MC化MC性能較 差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 有鑒于此，本發(fā)明提供的一種基于全模擬電路的參考電壓曲線獲取方法，簡(jiǎn)單高 效，克服了最高速率瓶頸問(wèn)題;提高了電路的EMC性能，并利用最少的電子元器件巧妙設(shè)計(jì) 出了準(zhǔn)確的電壓參考曲線。
[0011] 本發(fā)明的目的是通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0012] -種基于全模擬電路的參考電壓曲線獲取方法，所述參考電壓曲線為IGBT串聯(lián)主 動(dòng)均壓控制中的參考電壓曲線;所述參考電壓曲線在時(shí)間坐標(biāo)上與驅(qū)動(dòng)電路接收到的脈沖 信號(hào)的輸入波形關(guān)聯(lián)，且所述參考電壓曲線與其時(shí)間坐標(biāo)構(gòu)成的圖形為直線型圖形;所述 方法包括如下步驟：
[0013] 步驟1.確定所述參考電壓曲線的工作原理及試驗(yàn)用全模擬電路；
[0014] 步驟2.根據(jù)所述參考電壓曲線的工作原理，在所述全模擬電路中對(duì)所述參考電壓 曲線進(jìn)行時(shí)序控制；
[0015] 步驟3.在所述全模擬電路中對(duì)所述參考電壓曲線進(jìn)行電壓大小及斜率控制；
[0016] 步驟4.結(jié)合時(shí)序控制、大功率充放電控制及電壓區(qū)間識(shí)別控制，獲取所述參考電 壓曲線。
[0017] 優(yōu)選的，所述步驟1包括：
[0018] 1-1.根據(jù)壓接型IGBT專用驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路工作時(shí)序圖，確定所述參考電壓波形曲線 的工作原理；
[0019] 1-2.確定用于生成所述參考電壓曲線的全模擬電路及連接所述全模擬電路中的 電子元器件，所述全模擬電路為±15V全模擬電路。
[0020] 優(yōu)選的，所述步驟1-1中的所述壓接型IGBT專用驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路工作時(shí)序圖中包括： V_REF線、PWM線、S1線及S2線；
[0021] 其中，V_REF為待獲取的參考電壓;pmi為驅(qū)動(dòng)電路接收到的脈沖信號(hào)；S1、S2分別 為中間時(shí)序生成波形，且S1及S2用于邏輯組合與判斷。
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟2包括：
[0023] 根據(jù)所述參考電壓曲線的工作原理，在所述全模擬電路中，根據(jù)PWM輸入信號(hào)的波 形，控制產(chǎn)生中間信號(hào)S1和S2,完成對(duì)所述參考電壓曲線進(jìn)行時(shí)序控制；
[0024] 其中，S1和S2的上升沿及下降沿的時(shí)間差值Δ T1和Δ T2用阻容參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè) 置。
[0025] 優(yōu)選的，所述步驟3包括：
[0026] 3-1.在所述全模擬電路中，用其中一路的帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路控制阻容 充電，完成對(duì)所述參考電壓曲線進(jìn)行的所述斜率控制；
[0027] 3-2.在所述全模擬電路中，用另一路的帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路控制阻容充 電，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電壓臺(tái)階的0+ A V和V- Δ V控制；
[002引其中，Δν為電壓差值，且在0+Δν表示電壓從0V上升到預(yù)開通平臺(tái)電壓的差值;在 ν-Δν為電壓從V下降到預(yù)關(guān)斷平臺(tái)電壓的差值;V為開通口極電壓；
[0029] 3-3.在所述全模擬電路中，用雙口檻電壓比較器識(shí)別所述參考電壓曲線的幅值區(qū) 間，完成對(duì)所述參考電壓曲線進(jìn)行電壓大小控制；
[0030] 其中，所述幅值區(qū)間有Ξ個(gè)，且Ξ個(gè)所述幅值區(qū)間的四個(gè)端點(diǎn)依次為所述參考電 壓的拐點(diǎn)〇V、〇+ A v、v- Δ V及V。
[0031] 優(yōu)選的，所述步驟4包括：
[0032] 4-1.控制所述V_REF從0V在所述時(shí)間段內(nèi)跳變至Δ V，且控制V_REF跳變至Δ V后的 時(shí)間長(zhǎng)度為A T1;所述時(shí)間段的時(shí)長(zhǎng)小于等于5秒；
[0033] 4-2.控制V_REF自Δ V按照已設(shè)置的斜率，在所述時(shí)間段內(nèi)將V_REF的電壓值充電 至V，且控制V_REF充至V后的時(shí)間長(zhǎng)度為整個(gè)PWM脈沖時(shí)間；
[0034] 4-3.在所述時(shí)間段，內(nèi)控制V_REF從V跳變至V- Δ V，并控制V_REF跳變至V- Δ V的時(shí) 間長(zhǎng)度為T2;
[00對(duì) 4-4.控制V_REF自V- A V按照已設(shè)置的斜率，在所述時(shí)間段內(nèi)放電至0V，且控制V_ REF放電至ον后的狀態(tài)為直下一個(gè)PWM脈沖到來(lái)；
[0036] 4-5.結(jié)合時(shí)序控制、大功率充放電控制及電壓區(qū)間識(shí)別控制結(jié)果，得到所述參考 電壓曲線。
[0037] 優(yōu)選的，所述步驟4-1包括：
[0038] a.用所述全模擬電路中的其中一路的所述帶使能端的所述大功率驅(qū)動(dòng)口電路對(duì) 阻容進(jìn)行充電，將V_REF的電壓值在第一時(shí)間段內(nèi)快速充電至0+ Δ V;
[0039] b.當(dāng)V_REF的電壓值達(dá)到0+ Δ V后，用所述雙口檻電壓比較器識(shí)別所的當(dāng) 前狀態(tài)，并對(duì)所述帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路進(jìn)行控制，維持電壓幅值A(chǔ) V不變，并用S1、 S2與PWM構(gòu)成邏輯關(guān)系控制V_REF跳變至0+ A V后的時(shí)間長(zhǎng)度達(dá)到Δ T1。
[0040] 優(yōu)選的，所述步驟4-2包括：
[0041] 所述全模擬電路中的另一路的所述帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路對(duì)阻容充電，在 所述時(shí)間段內(nèi)的電壓值充電至V，此時(shí)電壓V即為充電電源電壓幅值；
[0042] 并用S1、S2與PWM構(gòu)成邏輯關(guān)系控制控充至V后的時(shí)間長(zhǎng)度達(dá)到整個(gè)PWM脈 沖時(shí)間。
[0043] 優(yōu)選的，所述步驟4-3包括：
[0044] C.用所述帶使能端的所述大功率驅(qū)動(dòng)口電路對(duì)阻容進(jìn)行充電，將V_REF的電壓值 在所述時(shí)間段內(nèi)放電至V-A V;
[0045] d.當(dāng)V_REF的電壓值達(dá)到ν-Δν后，用所述雙口檻電壓比較器識(shí)別V_REF的當(dāng)前狀 態(tài)；
[0046] e.對(duì)所述帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路進(jìn)行控制，維持電壓幅值V- Δ V不變，并并 用S1、S2與PWM構(gòu)成邏輯關(guān)系控制V_REF跳變至V-AV后的時(shí)間長(zhǎng)度達(dá)到ΔΤ2,實(shí)現(xiàn)本路所述 帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路僅在A T2時(shí)間段內(nèi)起作用。
[0047] 優(yōu)選的，所述步驟4-4包括：
[0048] 所述全模擬電路中的另一路的所述帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路對(duì)阻容放電，在 所述時(shí)間段內(nèi)將V_REF的電壓值放電至0V;
[0049] 并用S1、S2與P歷構(gòu)成邏輯關(guān)系維持V_REF充至V后的時(shí)間長(zhǎng)度，直到直下一個(gè)PWM 脈沖到來(lái)。
[0050] 從上述的技術(shù)方案可W看出，本發(fā)明提供了一種基于全模擬電路的參考電壓曲線 獲取方法，通過(guò)確定參考電壓曲線的工作原理及試驗(yàn)用全模擬電路;根據(jù)參考電壓曲線的 工作原理，在全模擬電路中對(duì)參考電壓曲線進(jìn)行時(shí)序控制;在全模擬電路中對(duì)參考電壓曲 線進(jìn)行電壓大小及斜率控制;結(jié)合時(shí)序控制、大功率充放電控制及電壓區(qū)間識(shí)別控制，獲取 參考電壓曲線。本發(fā)明提出的方法簡(jiǎn)單高效，克服了最高速率瓶頸問(wèn)題;提高了電路的EMC 性，并利用最少的電子元器件巧妙設(shè)計(jì)出了準(zhǔn)確的電壓參考曲線。
[0051] 與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有W下優(yōu)異效果：
[0052] 1、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中，簡(jiǎn)單高效，克服了最高速率瓶頸問(wèn)題;提高了電路 的EMC性能，并利用最少的電子元器件巧妙設(shè)計(jì)出了準(zhǔn)確的電壓參考曲線。
[0053] 2、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，參考電壓曲線作為IGBT串聯(lián)主動(dòng)均壓驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路 的重要的組成部分之一，采用簡(jiǎn)潔至上的全模擬電子元器件巧妙搭接而成，由于采用了 CMOS電路，提高器件的供電電壓為15V，從而將信號(hào)電平也提高到了 15V的電壓水平，因而可 W克服IGBT在高頻PWM環(huán)境下的電磁騷擾EMC問(wèn)題。
[0054] 3、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，采用全模擬電路實(shí)現(xiàn)的參考電壓波形電路成本低 廉，無(wú)需軟件的支持。
[0055] 4、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，采用全模擬電路實(shí)現(xiàn)的參考電壓波形電路采用常規(guī) 電子元器件，方便厚膜電路或者專用忍片的生產(chǎn)。
[0056] 5、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，應(yīng)用廣泛，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0057] 圖1是【背景技術(shù)】中的有源電壓控制原理圖；
[0058] 圖2是【背景技術(shù)】中的參考電壓波形圖；
[0059] 圖3是本發(fā)明的一種基于全模擬電路的參考電壓曲線獲取方法的流程示意圖；
[0060] 圖4是本發(fā)明參考電壓曲線獲取方法中步驟1的流程示意圖；
[0061 ]圖5是本發(fā)明參考電壓曲線獲取方法中步驟3的流程示意圖；
[0062] 圖6是本發(fā)明參考電壓曲線獲取方法中步驟4的流程示意圖；
[0063] 圖7是本發(fā)明參考電壓曲線獲取方法的具體應(yīng)用例的參考電壓曲線全模擬電路原 理框圖；
[0064] 圖8是本發(fā)明參考電壓曲線獲取方法的具體應(yīng)用例的壓接型IGBT專用驅(qū)動(dòng)保護(hù)電 路工作時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0065] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí) 施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0066] 如圖3所示，本發(fā)明提供一種基于全模擬電路的參考電壓曲線獲取方法，參考電壓 曲線為IGBT串聯(lián)主動(dòng)均壓控制中的參考電壓曲線;參考電壓曲線在時(shí)間坐標(biāo)上與驅(qū)動(dòng)電路 接收到的脈沖信號(hào)的輸入波形關(guān)聯(lián)，且參考電壓曲線與其時(shí)間坐標(biāo)構(gòu)成的圖形為直線型圖 形;其特征在于，方法包括如下步驟：
[0067] 步驟1.確定參考電壓曲線的工作原理及試驗(yàn)用全模擬電路；
[0068] 步驟2.根據(jù)參考電壓曲線的工作原理，在全模擬電路中對(duì)參考電壓曲線進(jìn)行時(shí)序 控制；
[0069] 步驟3.在全模擬電路中對(duì)參考電壓曲線進(jìn)行電壓大小及斜率控制；
[0070] 步驟4.結(jié)合時(shí)序控制、大功率充放電控制及電壓區(qū)間識(shí)別控制，獲取參考電壓曲 線。
[0071] 如圖4所示，步驟1包括：
[0072] 1-1.根據(jù)壓接型IGBT專用驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路工作時(shí)序圖，確定參考電壓波形曲線的工 作原理；
[0073] 1-2.確定用于生成參考電壓曲線的全模擬電路及連接全模擬電路中的電子元器 件，全模擬電路為±15V全模擬電路。
[0074] 其中，步驟1-1中的壓接型IGBT專用驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路工作時(shí)序圖中包括:V_REF線、 PWM線、別線及S2線；
[0075] 其中，V_REF為待獲取的參考電壓;pmi為驅(qū)動(dòng)電路接收到的脈沖信號(hào)；S1、S2分別 為中間時(shí)序生成波形，且S1及S2用于邏輯組合與判斷。
[0076] 其中，步驟2包括：
[0077] 根據(jù)參考電壓曲線的工作原理，在全模擬電路中，根據(jù)nm輸入信號(hào)的波形，控制 產(chǎn)生中間信號(hào)S1和S2,完成對(duì)參考電壓曲線進(jìn)行時(shí)序控制；
[0078] 其中，S1和S2的上升沿及下降沿的時(shí)間差值Δ T1和Δ T2用阻容參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè) 置。
[0079] 如圖5所示，步驟3包括：
[0080] 3-1.在全模擬電路中，用其中一路的帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路控制阻容充 電，完成對(duì)參考電壓曲線進(jìn)行的斜率控制；
[0081] 3-2.在全模擬電路中，用另一路的帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路控制阻容充電， 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電壓臺(tái)階的0+ A V和V- Δ V控制；
[0082] 其中，Δν為電壓差值，且在0+Δν表示電壓從0V上升到預(yù)開通平臺(tái)電壓的差值;在 ν-Δν為電壓從V下降到預(yù)關(guān)斷平臺(tái)電壓的差值;V為開通口極電壓；
[0083] 3-3.在全模擬電路中，用雙口檻電壓比較器識(shí)別參考電壓曲線的幅值區(qū)間，完成 對(duì)參考電壓曲線進(jìn)行電壓大小控制；
[0084] 其中，幅值區(qū)間有Ξ個(gè)，且Ξ個(gè)幅值區(qū)間的四個(gè)端點(diǎn)依次為參考電壓的拐點(diǎn)0V、0+ A ν、ν-Δν及V。
[0085] 如圖6所示，步驟4包括：
[0086] 4-1.控制V_REF從0V在時(shí)間段內(nèi)跳變至Δ V，且控制V_REF跳變至Δ V后的時(shí)間長(zhǎng)度 為A T1;時(shí)間段的時(shí)長(zhǎng)小于等于5秒；
[0087] 4-2.控制V_REF自Δ V按照已設(shè)置的斜率，在時(shí)間段內(nèi)將V_REF的電壓值充電至V， 且控制V_REF充至V后的時(shí)間長(zhǎng)度為整個(gè)PWM脈沖時(shí)間；
[008引 4-3.在時(shí)間段，內(nèi)控制V_REF從V跳變至V- Δ V，并控制V_REF跳變至V- Δ V的時(shí)間長(zhǎng) 度為T2;
[0089] 4-4.控制V_REF自V- Δ V按照已設(shè)置的斜率，在時(shí)間段內(nèi)放電至0V，且控制V_REF放 電至0V后的狀態(tài)為直下一個(gè)PWM脈沖到來(lái)；
[0090] 4-5.結(jié)合時(shí)序控制、大功率充放電控制及電壓區(qū)間識(shí)別控制結(jié)果，得到參考電壓 曲線。
[00川其中，步驟4-1包括：
[0092] a.用全模擬電路中的其中一路的帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路對(duì)阻容進(jìn)行充電， 將V_REF的電壓值在第一時(shí)間段內(nèi)快速充電至0+ Δ V;
[0093] b.當(dāng)V_REF的電壓值達(dá)到0+Δ V后，用雙口檻電壓比較器識(shí)別V_REF的當(dāng)前狀態(tài)，并 對(duì)帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路進(jìn)行控制，維持電壓幅值A(chǔ) V不變，并用S1、S2與PWM構(gòu)成邏 輯關(guān)系控制V_REF跳變至0+ Δ V后的時(shí)間長(zhǎng)度達(dá)到Δ T1。
[0094] 其中，步驟4-2包括：
[0095] 全模擬電路中的另一路的帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路對(duì)阻容充電，在時(shí)間段內(nèi) 的電壓值充電至V，此時(shí)電壓V即為充電電源電壓幅值；
[0096] 并用S1、S2與PWM構(gòu)成邏輯關(guān)系控制控充至V后的時(shí)間長(zhǎng)度達(dá)到整個(gè)PWM脈 沖時(shí)間。
[0097] 其中，步驟4-3包括：
[0098] C.用帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路對(duì)阻容進(jìn)行充電，將V_REF的電壓值在時(shí)間段 內(nèi)放電至V-A V;
[0099] d.的電壓值達(dá)到V- A V后，用雙口檻電壓比較器識(shí)別V_REF的當(dāng)前狀態(tài)；
[0100] e.對(duì)帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路進(jìn)行控制，維持電壓幅值ν-Δν不變，并并用 S1、S2與Ρ歷構(gòu)成邏輯關(guān)系控制V_REF固懐至V- A V后的時(shí)間長(zhǎng)度達(dá)到Δ Τ2，實(shí)現(xiàn)本路帶使能 端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路僅在Δ T2時(shí)間段內(nèi)起作用。
[0101] 其中，步驟4-4包括：
[0102] 全模擬電路中的另一路的帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)口電路對(duì)阻容放電，在時(shí)間段內(nèi) 的電壓值放電至0V;
[0103] 并用S1、S2與nm構(gòu)成邏輯關(guān)系維持V_REF充至V后的時(shí)間長(zhǎng)度，直到直下一個(gè)PWM 脈沖到來(lái)。
[0104] 如圖7所示，本發(fā)明提供一種基于全模擬電路的參考電壓曲線獲取方法的具體應(yīng) 用例，如下：
[0105] 利用±15V全模擬電路構(gòu)成參考電壓曲線生成電路，該電路用于生成參考電壓曲 線。參考電壓曲線中各個(gè)拐點(diǎn)通過(guò)阻容參數(shù)的數(shù)值設(shè)置，提高電路的EMC性能。
[0106] 圖2參考電壓波形圖所示的電壓參考曲線在形狀上具有完全是直線的特點(diǎn)，同時(shí) 參考電壓曲線在時(shí)間坐標(biāo)上與PWM輸入波形相關(guān)聯(lián)。針對(duì)W上功能特點(diǎn)，利用最少的電子元 器件可W巧妙設(shè)計(jì)出電壓參考曲線。
[0107] 如圖8所示，壓接型IGBT專用驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路工作時(shí)序圖給出了全模擬電路實(shí)現(xiàn)的 參考電壓波形曲線的工作原理。圖8中，V_REF為我們所期望得到的參考電壓波形曲線，PWM 為驅(qū)動(dòng)電路接收到的脈沖信號(hào)，S1、S2分別為中間時(shí)序生成波形用來(lái)進(jìn)行邏輯組合與判斷。 具體生成參考電壓波形曲線包括W下步驟：
[0108] 步驟1:實(shí)現(xiàn)參考電壓曲線的時(shí)序控制。
[0109] 步驟2:實(shí)現(xiàn)參考電壓曲線的電壓大小和斜率控制。
[0110] 步驟3:將時(shí)序控制、大功率充放電控制和電壓區(qū)間識(shí)別控制Ξ者結(jié)合實(shí)現(xiàn)參考電 壓曲線。
[0111] 步驟1具體包括W下步驟：
[0112] 步驟1-1:根據(jù)PWM輸入信號(hào)的波形產(chǎn)生中間信號(hào)S1和52。別和52的上升沿、下降沿 的時(shí)間差值A(chǔ) T1和Δ T2可W通過(guò)阻容參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)置。
[0113] 步驟2具體包括W下步驟：
[0114] 步驟2-1:通過(guò)一路帶使能端大功率驅(qū)動(dòng)口電路控制阻容充電實(shí)現(xiàn)斜率控制。
[0115] 步驟2-2:通過(guò)另一路帶使能端大功率驅(qū)動(dòng)口電路控制阻容充電實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電壓臺(tái) 階0+Δν和ν-Δν控制。
[0116] 步驟2-3:通過(guò)雙口檻電壓比較器來(lái)識(shí)別參考電壓曲線幅值的Ξ個(gè)區(qū)間。運(yùn)Ξ個(gè)區(qū) 間由參考電壓的拐點(diǎn)〇V、〇+ A v、v- Δ V和V運(yùn)四個(gè)重要關(guān)鍵點(diǎn)劃分而成。
[0117] 步驟3具體包括W下步驟：
[0118] 步驟3-1:使參考電壓V_REF從0V經(jīng)過(guò)極短的時(shí)間跳變至Δ V并且將Δ V保持Δ T1時(shí) 間長(zhǎng)度。通過(guò)帶使能端大功率驅(qū)動(dòng)口電路對(duì)阻容進(jìn)行充電，將電壓快速充電至0+A V，當(dāng)電 壓達(dá)到0+Δν后，此狀態(tài)通過(guò)雙口檻電壓比較器來(lái)識(shí)別并對(duì)帶使能端大功率驅(qū)動(dòng)口電路進(jìn) 行控制，從而維持電壓幅值A(chǔ) V基本不變。0+ Δ V保持時(shí)間通過(guò)中間邏輯變量S1、S2與PWM構(gòu) 成邏輯關(guān)系實(shí)現(xiàn)本路帶使能端大功率驅(qū)動(dòng)口電路只在ATI時(shí)間段內(nèi)起作用。
[0119] 步驟3-2:使參考電壓V_REF從Δ V按照設(shè)置好的斜率經(jīng)過(guò)一段時(shí)間充至V并且一直 保持整個(gè)PWM脈沖時(shí)間。通過(guò)另一路帶使能端大功率驅(qū)動(dòng)口電路對(duì)阻容進(jìn)行充電，將電壓快 速充電至V，此電壓V就是充電電源電壓幅值，保持時(shí)間也是通過(guò)中間邏輯變量S1、S2與PWM 構(gòu)成邏輯關(guān)系實(shí)現(xiàn)本路帶使能端大功率驅(qū)動(dòng)口電路只在本時(shí)間段內(nèi)起作用。
[0120] 步驟3-3:使參考電壓V_REF從V經(jīng)過(guò)極短的時(shí)間跳變至V- Δ V并且將V- Δ V保持T2 時(shí)間長(zhǎng)度。通過(guò)帶使能端大功率驅(qū)動(dòng)口電路對(duì)阻容進(jìn)行充電，將電壓快速放電至V-A V，當(dāng) 電壓達(dá)到V-A V后，此狀態(tài)通過(guò)雙口檻電壓比較器來(lái)識(shí)別并對(duì)帶使能端大功率驅(qū)動(dòng)口電路 進(jìn)行控制，從而維持電壓幅值V-A V基本不變。V-Δ V保持時(shí)間通過(guò)中間邏輯變量S1、S2與 PWM構(gòu)成邏輯關(guān)系實(shí)現(xiàn)本路帶使能端大功率驅(qū)動(dòng)口電路只在Δ T2時(shí)間段內(nèi)起作用。
[0121 ] 步驟3-4:使參考電壓V_REF從V- A V按照設(shè)置好的斜率經(jīng)過(guò)一段時(shí)間放電至0V并 且一直保持到下一個(gè)PWM脈沖到來(lái)。通過(guò)另一路帶使能端大功率驅(qū)動(dòng)口電路對(duì)阻容進(jìn)行放 電，將電壓快速放電至0V，保持時(shí)間也是通過(guò)中間邏輯變量S1、S2與PWM構(gòu)成邏輯關(guān)系實(shí)現(xiàn)。 本路帶使能端大功率驅(qū)動(dòng)口電路只在本時(shí)間段內(nèi)起作用。
[0122] W上實(shí)施例僅用W說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可W對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn) 行修改或者等同替換，而運(yùn)些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均在 申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于全模擬電路的參考電壓曲線獲取方法，所述參考電壓曲線為IGBT串聯(lián)主動(dòng) 均壓控制中的參考電壓曲線;所述參考電壓曲線在時(shí)間坐標(biāo)上與驅(qū)動(dòng)電路接收到的脈沖信 號(hào)的輸入波形關(guān)聯(lián)，且所述參考電壓曲線與其時(shí)間坐標(biāo)構(gòu)成的圖形為直線型圖形;其特征 在于，所述方法包括如下步驟： 步驟1.確定所述參考電壓曲線的工作原理及試驗(yàn)用全模擬電路； 步驟2.根據(jù)所述參考電壓曲線的工作原理，在所述全模擬電路中對(duì)所述參考電壓曲線 進(jìn)行時(shí)序控制； 步驟3.在所述全模擬電路中對(duì)所述參考電壓曲線進(jìn)行電壓大小及斜率控制； 步驟4.結(jié)合時(shí)序控制、大功率充放電控制及電壓區(qū)間識(shí)別控制，獲取所述參考電壓曲 線。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1包括： 1-1.根據(jù)壓接型IGBT專用驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路工作時(shí)序圖，確定所述參考電壓波形曲線的工 作原理； 1-2.確定用于生成所述參考電壓曲線的全模擬電路及連接所述全模擬電路中的電子 元器件，所述全模擬電路為± 15V全模擬電路。3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟1-1中的所述壓接型IGBT專用驅(qū)動(dòng) 保護(hù)電路工作時(shí)序圖中包括:V_REF線、PWM線、S1線及S2線； 其中，V_REF為待獲取的參考電壓;PWM為驅(qū)動(dòng)電路接收到的脈沖信號(hào)；SI、S2分別為中 間時(shí)序生成波形，且S1及S2用于邏輯組合與判斷。4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟2包括： 根據(jù)所述參考電壓曲線的工作原理，在所述全模擬電路中，根據(jù)HVM輸入信號(hào)的波形， 控制產(chǎn)生中間信號(hào)S1和S2,完成對(duì)所述參考電壓曲線進(jìn)行時(shí)序控制； 其中，S1和S2的上升沿及下降沿的時(shí)間差值△ T1和△ T2用阻容參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)置。5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟3包括： 3-1.在所述全模擬電路中，用其中一路的帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)門電路控制阻容充 電，完成對(duì)所述參考電壓曲線進(jìn)彳丁的所述斜率控制； 3-2.在所述全模擬電路中，用另一路的帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)門電路控制阻容充電， 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電壓臺(tái)階的〇+ Δ V和V- Δ V控制； 其中，AV為電壓差值，且在0+AV表示電壓從0V上升到預(yù)開通平臺(tái)電壓的差值;在V-Δ V為電壓從V下降到預(yù)關(guān)斷平臺(tái)電壓的差值;V為開通門極電壓； 3- 3.在所述全模擬電路中，用雙門檻電壓比較器識(shí)別所述參考電壓曲線的幅值區(qū)間， 完成對(duì)所述參考電壓曲線進(jìn)行電壓大小控制； 其中，所述幅值區(qū)間有三個(gè)，且三個(gè)所述幅值區(qū)間的四個(gè)端點(diǎn)依次為所述參考電壓的 拐點(diǎn) 〇V、〇+AV、V-AV&V。6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟4包括： 4- 1.控制所從0V在所述時(shí)間段內(nèi)跳變至Δ V，且控制V_REF跳變至Δ V后的時(shí)間 長(zhǎng)度為A T1;所述時(shí)間段的時(shí)長(zhǎng)小于等于5秒； 4-2.控制V_REF自Δ V按照已設(shè)置的斜率，在所述時(shí)間段內(nèi)將V_REF的電壓值充電至V， 且控制V_REF充至V后的時(shí)間長(zhǎng)度為整個(gè)PWM脈沖時(shí)間； 4-3.在所述時(shí)間段，內(nèi)控從V跳變至V- Δ V，并控制V_REF跳變至V- Δ V的時(shí)間長(zhǎng) 度為Τ2; 4-4.控制V_REF自V- Δ V按照已設(shè)置的斜率，在所述時(shí)間段內(nèi)放電至ΟV，且控制V_REF放 電至0V后的狀態(tài)為直下一個(gè)PWM脈沖到來(lái)； 4-5.結(jié)合時(shí)序控制、大功率充放電控制及電壓區(qū)間識(shí)別控制結(jié)果，得到所述參考電壓 曲線。7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟4-1包括： a. 用所述全模擬電路中的其中一路的所述帶使能端的所述大功率驅(qū)動(dòng)門電路對(duì)阻容 進(jìn)行充電，將V_REF的電壓值在第一時(shí)間段內(nèi)快速充電至0+ △ V; b. 當(dāng)V_REF的電壓值達(dá)到0+ Δ V后，用所述雙門檻電壓比較器識(shí)別所的當(dāng)前狀 態(tài)，并對(duì)所述帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)門電路進(jìn)行控制，維持電壓幅值A(chǔ) V不變，并用S1、S2與 PWM構(gòu)成邏輯關(guān)系控制V_REF跳變至0+ △ V后的時(shí)間長(zhǎng)度達(dá)到Δ T1。8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟4-2包括： 所述全模擬電路中的另一路的所述帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)門電路對(duì)阻容充電，在所述 時(shí)間段內(nèi)將V_REF的電壓值充電至V，此時(shí)電壓V即為充電電源電壓幅值； 并用SI、S2與PWM構(gòu)成邏輯關(guān)系控制控充至V后的時(shí)間長(zhǎng)度達(dá)到整個(gè)PWM脈沖時(shí) 間。9. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟4-3包括： c. 用所述帶使能端的所述大功率驅(qū)動(dòng)門電路對(duì)阻容進(jìn)行充電，將V_REF的電壓值在所 述時(shí)間段內(nèi)放電至V- △ V; d. iV_REF的電壓值達(dá)到V- Δ V后，用所述雙門檻電壓比較器識(shí)別V_REF的當(dāng)前狀態(tài)； e. 對(duì)所述帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)門電路進(jìn)行控制，維持電壓幅值V-AV不變，并并用 SI、S2與HVM構(gòu)成邏輯關(guān)系控制V_REF跳變至V- Δ V后的時(shí)間長(zhǎng)度達(dá)到Δ T2，實(shí)現(xiàn)本路所述帶 使能端的大功率驅(qū)動(dòng)門電路僅在A T2時(shí)間段內(nèi)起作用。10. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟4-4包括： 所述全模擬電路中的另一路的所述帶使能端的大功率驅(qū)動(dòng)門電路對(duì)阻容放電，在所述 時(shí)間段內(nèi)將V_REF的電壓值放電至0V; 并用S1、S2與ΠΜ構(gòu)成邏輯關(guān)系維持V_REF充至V后的時(shí)間長(zhǎng)度，直到直下一個(gè)ΠΜ脈沖 到來(lái)。
【文檔編號(hào)】H02M1/08GK105871179SQ201610206154
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月5日
【發(fā)明人】周舟, 李衛(wèi)國(guó), 黃杰, 趙國(guó)亮, 蔡博, 趙東元, 蔚泉清
【申請(qǐng)人】全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司