一種產生spwm控制信號的新型採樣方法
2024-03-31 22:57:05
專利名稱：一種產生spwm控制信號的新型採樣方法
技術領域：
本發明涉及一種電力電子領域，具體涉及一種產生SPWM控制信號的新型採樣方法。
背景技術：
近年來，隨著微處理機技術、計算機技術和電力電子技術的發展，基於數位訊號處理器(Digital Signal Processor,簡稱DSP)的脈寬調製(Pulse Width Modulation,簡稱PWM)技術被廣泛應用到三相電機控制、變頻器、整流器和逆變器等系統之中。在各種PWM控制方式中，正弦脈寬調製(Sinusoidal PWM，簡稱SPWM)技術因其算法簡單、易於硬體實現、諧波含量較小以及能動態地修改幅值和頻率等優點而得到了廣泛的應用。SPWM調製技術的基本調製原理是根據「衝量相等而形狀不同的窄脈衝加在具有慣性的環節上時，其效果基本相同」的原理，使變頻器產生一個等幅不等寬的方波脈衝序列與正弦波等效，通過改變調製波的幅值和頻率大小來調節變頻器輸出電壓的幅值和頻率。至今，已有不少前人對基於DSP的SPWM波形發生器進行了研究，其常見的採樣式產生方法有:自然採樣法，對稱規則採樣法，不對稱規則採樣法，改進式不對稱規則採樣、峰值型規則採樣、第一類切線採樣、第二類切線採樣、第三類切線採樣、割線採樣、變極性規則採樣、兩點式規則採樣、四點式規則採樣、線性組合採樣和線性外推採樣法等。最傳統的採樣法有:
自然採樣法:通過高頻三角載波和正弦調製波的交點來確定開關的切換時刻，是目前最好的一種產生SPWM波的採樣方法，但是它的採樣點和開關切換點重合，採樣點不能預先確定，需要通過數值迭代的方法實時求解超越方程，不易於數位化實現。對稱規則採樣法:在每個載波周`期的波谷時刻對正弦調製波進行採樣，利用採樣值生成一個階梯型的正弦波與三角載波相交，由交點確定開關點的切換時刻。該採樣方法採樣點個數少，數值上等於載波比的值N，算法簡單，但是精確度不高。不對稱規則採樣法:在每個載波周期的波峰和波谷時刻均對正弦調製波進行採樣，利用採樣值生成一個階梯型的正弦波與三角載波相交，由交點確定開關點的切換時刻。該採樣方法採樣點個數為2*N，算法簡單，精確度比傳統的對稱規則採樣高，。後來，前人還提出了很多改進的採樣方法，各種採樣方法相對於自然採樣法的開關時刻誤差等級和採樣點個數的比較如表I所示，表中開關時刻誤差越小，則等級數越大，假設載波比為N。
權利要求
1.一種產生SPWM控制信號的新型採樣方法，其特徵在於:包括以下步驟:步驟I)檢測輸入信號，通過外部輸入獲取調製波頻率fs、調製度ma、載波比N和死去時間％的參數，並累計保存相鄰的兩個「載波峰值採樣點」的值sin( -ta)和sin( -tb)；步驟2)根據步驟I所得的相鄰兩個採樣值Sin(co - ta)和Sin(c0.tb)，通過數學的線性組合方法，構造出一個虛擬「載波谷值採樣點」的值sin( - tc), sin(ω.tc)=A.sin(c0.ta)+B*sin(c0.tb), tb=tc+Tc/2=ta+Tc, T。為載波周期值，解得 A=B=τ1 ，並運用這三個「採樣點」計算出使DSP輸出SPWM波形的寄存器比較值，形成一個半調Tc/2制波周期的高低電平跳變時刻表，保存在DSP的內存中； 步驟3)產生三相對稱SPWM波，使用步驟2所得到的半調製波周期的高低電平跳變時刻表，根據正弦調製波的對稱性和三相對稱正弦波的相位差性質，產生三相對稱的SPWM控制信號波形。
2.根據權利要求1所述的一種產生SPWM控制信號的新型採樣方法，其特徵在於:所述步驟I)中採樣範圍為每個調製波周期的正半周。
3.根據權利要求1所述的一種產生SPWM控制信號的新型採樣方法，其特徵在於:所述步驟3)中相位差為360°除以SPWM波的 路數。
全文摘要
本發明公開了一種產生SPWM控制信號的新型採樣方法，根據數學上線性組合的方式構造出虛擬的採樣點，以減少現實中採樣點的個數；採用線性外推的運算方法求取載波和調製波自然交點時刻的近似值，從而獲得更高的脈寬控制精度；按照正弦的規律完成了對整流(逆變)器中各功率管開通、關斷狀態的控制。該採樣方法的採樣點個數與傳統對稱規則採樣法的一致，但其脈寬控制的精度卻高於傳統的規則採樣法和現常見的變極性規則採樣、兩點式規則採樣、四點式規則採樣、線性組合採樣和線性外推採樣法等，其輸出電壓的諧波含量較小，且基於DSP的硬體設計時易於編程，人機互動性好，能靈活地對程序進行修改，以滿足各種場合下的需求，主要應用於整流器和逆變器中。
文檔編號H03M1/12GK103178851SQ20131008256
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月15日 優先權日2013年3月15日
發明者朱其新, 陳健亨, 劉紅俐 申請人:蘇州科技學院