專利名稱：一種電力電子裝置隨機開關頻率脈寬調制實現方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力電子裝置的隨機開關頻率脈寬調制技術，具體涉及一種電力電子裝置隨機開關頻率脈寬調制實現方法。
背景技術：
脈寬調制是電力電子裝置常用的控制方法。在進行脈寬調制時，功率器件(IGBT或M0SFET)的開關頻率通常是固定的，例如開關頻率固定為10kHz。通過更改控制電路和控制程序，可以使功率器件的開關頻率在一個設定的范圍內隨機變化，例如設計開關頻率在5kHz至IOkHz范圍內隨機變化。這種開關頻率隨機變化的脈寬調制通常被稱作隨機開關頻率脈寬調制(Random Frequency Pulse Width Modulation,以下簡稱 RFPWM)。隨機開關頻率脈寬調制可以使電力電子裝置的電磁輻射和電壓電流諧波分量均勻的分布在一個較寬的頻率范圍內，避免了固定開關頻率脈寬調制模式中電磁輻射和電壓電流諧波主要集中在開關頻率及整數倍開關頻率點的情況，從而達到減小電磁輻射和降低電磁噪聲的目的。隨機開關頻率脈寬調制技術早在上世紀八十年代就有學者提出并開展相關研究，現在可查到很多這方面的研究文獻和報道。但隨機開關頻率脈寬調制技術的工程化應用一直沒有得到推廣(目前絕大部分電力電子裝置的開關頻率都是固定的，極少看到隨機開關頻率脈寬調制的應用實例)，其主要原因是雖然隨機開關頻率脈寬調制技術的原理很簡單，但此方法的具體實現有很大的難度。一是需要數字信號處理芯片等硬件電路具有支持開關頻率隨機變化的功能，在以前數字信號處理芯片功能有限的條件下，不可能實現隨機開關頻率脈寬調制技術的實際應用，目前專用的DSP處理芯片上集成了靈活的脈寬調制處理電路，為實現隨機開關頻率脈寬調制技術提供了硬件支持；二是隨機開關頻率脈寬調制技術與具體的控制對象及其控制方法結合后，帶來了很多新的問題，例如開關頻率隨機變化下的離散控制形式改變、控制周期和采樣周期可能隨開關頻率的隨機變化而變化、原來固定的控制參數也可能會隨開關頻率的變化而改變；三是隨機開關頻率脈寬調制技術的應用使控制程序的設計變得很精密復雜，運用此方法后，編寫出正確的、性能良好的控制軟件成為一個需要攻克的難題。經初步檢索，發(fā)現申請?zhí)枮?00810067016. 9和98102960. 4的中國專利分別公開
了兩種跟隨機開關頻率脈寬調制相關的專利，但其描述的內容和技術方案與本發(fā)明的內容有很大差異，并未發(fā)現與本發(fā)明技術方案相同或者相近的技術方案。

發(fā)明內容
目前的電力電子裝置通常采用固定開關頻率脈寬調制技術，固定的開關頻率會使電力電子裝置的電磁輻射和電壓電流諧波主要集中在開關頻率及整數倍開關頻率點，導致電磁輻射超標和電磁噪聲很大，采用隨機開關頻率脈寬調制技術能夠克服固定開關頻率脈寬調制方法的上述缺點，但隨機開關頻率脈寬調制技術的工程化應用較難，針對上述問題，本發(fā)明提供一種電力電子裝置隨機開關頻率脈寬調制實現方法。本發(fā)明所采用的技術方案是一種電力電子裝置隨機開關頻率脈寬調制實現方法，包括當前開關周期內，DSP芯片利用數學算法產生一個隨機數X，并利用隨機數X計算周期寄存器值Y和比較 寄存器值C，利用隨機數計算出的數值Y和C也是隨機的；該周期寄存器值Y在當前開關周期內存入周期寄存器的影子寄存器內作為周期寄存器在下一開關周期內的值，該比較寄存器值C在當前開關周期內存入比較寄存器的影子寄存器內作為比較寄存器在下一開關周期內的值；當前開關周期結束時，周期寄存器的影子寄存器把隨機數Y填入周期寄存器，比較寄存器的影子寄存器把隨機數C填入比較寄存器，因此下一個開關周期的大小及占空比相對上一個開關周期來說總是隨機的，整個脈寬調制的開關頻率也就是隨機變化的。進一步地，當前周期結束是以時鐘計數器的值變?yōu)榱銥闃酥?，當時鐘計數器的值變?yōu)榱銜r，表示當前周期結束，周期寄存器的影子寄存器即把預存的隨機數填入周期寄存器，比較寄存器的影子寄存器即把預存的隨機數填入比較寄存器。進一步地，所述產生隨機數的數學算法為同余法、隨機數列表法、取中法、改進的同余法中的一種，或為其他可以產生隨機數的數學算法。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明利用數學方法產生一個隨機數作為下一開關周期內周期寄存器數值，并進一步計算出待填入比較寄存器內的數值，這樣，下一個開關周期的大小及占空比相對上一個開關周期來說總是隨機的，整個脈寬調制的開關頻率也就是隨機變化的，其原理簡單，易于在現有的硬件條件下實現，是一種易于推廣的隨機開關頻率控制的工程化方法。
具體實施例方式下面結合實施例來進一步闡述本發(fā)明，在此實施例中，產生隨機數的方法為同余法。實施例一一種電力電子裝置隨機開關頻率脈寬調制實現方法，包括以下步驟I、當前開關周期內，DSP芯片采用同余法產生隨機數X(n+1)X(n+1) = (aXX(n)+c)mod(m)三個系數的一種取值為a = 216+3 = 65539c = Im = 232 = 4294967296設置一個初始值，例如取Xftl) = 1，則程序執(zhí)行一次后，就會產生出一個隨機數χω，隨著程序的不斷循環(huán)執(zhí)行，就產生了一系列的隨機數χω、χ(2)、χ(3)···χ(η)、χ(η+1)···。產生隨機數的程序可以每個開關周期執(zhí)行一次，這樣每個開關周期都會得到一個新的隨機數，隨機數的范圍為O至4294967296 ；2、利用每個開關周期得到的隨機數計算周期寄存器的下一個值Υ(η+1)，計算方式為
權利要求
1.一種電力電子裝置隨機開關頻率脈寬調制實現方法，其特征在于，包括 當前開關周期內，DSP芯片利用數學算法產生一個隨機數JT ,并利用隨機數JT汁算周期寄存器值Γ和比較寄存器值C利用隨機數計算出的數值Γ和C也是隨機的； 該周期寄存器值Γ在當前開關周期內存入周期寄存器的影子寄存器內作為周期寄存器在下一開關周期內的值，該比較寄存器值C在當前開關周期內存入比較寄存器的影子寄存器內作為比較寄存器在下一開關周期內的值； 當前開關周期結束時，周期寄存器的影子寄存器把隨機數Γ填入周期寄存器，比較寄存器的影子寄存器把隨機數C填入比較寄存器，因此下一個開關周期的大小及占空比相對上一個開關周期來說總是隨機的，整個脈寬調制的開關頻率也就是隨機變化的。
2.根據權利要求I所述一種電力電子裝置隨機開關頻率脈寬調制實現方法，其特征在于，當前周期結束是以時鐘計數器的值變?yōu)榱銥闃酥荆敃r鐘計數器的值變?yōu)榱銜r，表示當前周期結束，周期寄存器的影子寄存器即把預存的隨機數填入周期寄存器，比較寄存器的影子寄存器即把預存的隨機數填入比較寄存器。
3.根據權利要求I或2所述一種電力電子裝置隨機開關頻率脈寬調制實現方法，其特征在于，所述產生隨機數的數學算法為同余法、隨機數列表法、取中法、改進的同余法中的一種，或為其他可以產生隨機數的數學算法。
4.根據權利要求3所述一種電力電子裝置隨機開關頻率脈寬調制實現方法，其特征在于，所述產生隨機數的數學算法為同余法，所述隨機數的范圍為O至4294967296。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電力電子裝置隨機開關頻率脈寬調制實現方法，當前開關周期內，DSP芯片利用數學算法產生一個隨機數，并利用隨機數計算周期寄存器值和比較寄存器值；該周期寄存器值在當前開關周期內存入周期寄存器的影子寄存器內作為周期寄存器在下一開關周期內的值，該比較寄存器值在當前開關周期內存入比較寄存器的影子寄存器內作為比較寄存器在下一開關周期內的值；當前開關周期結束時，周期寄存器的影子寄存器把隨機數填入周期寄存器，比較寄存器的影子寄存器把隨機數填入比較寄存器，因此下一個開關周期的大小及占空比相對上一個開關周期來說總是隨機的，整個脈寬調制的開關頻率也就是隨機變化的。
文檔編號H03K7/08GK102624368SQ201210083780
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權日2012年3月27日
發(fā)明者凌岳倫, 劉毅, 楊洪波, 王征宇, 陳建明 申請人:湖南南車時代電動汽車股份有限公司