[發明專利]一種插入可變死區時間的PWM互補輸出方法

無效

• 申請號: 201010159453.0
• 申請日: 2010-04-29
• 公開（公告）號: CN101860251A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 李惠軍;吳勝龍
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M7/537
• 分類號: H02M7/537
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

所屬技術領域

本發明涉及一種插入可變死區時間的PWM互補輸出方法屬三相橋式逆變電路控制技術領域。

背景技術

PWM是Pulse?Width?Modulation的縮寫，即脈沖寬度調制，它是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到變頻電源與控制的許多領域中。

在正弦脈寬調制式(SPWM)變頻電路中，使用最多的是如圖1所示的三相橋式逆變電路，由六個逆變管(IGBT)組成三相逆變橋，在逆變的過程中，互補的PWM信號控制同一橋臂的兩個逆變管總是處在不停地交替導通和截止狀態，以U相為例，在互補PWM信號UH和UL的控制下，由T1導通時，T2截止，轉化為T1截止時，T2導通，如此反復，從而實現直流轉化為交流。在交替過程中，一旦出現一管尚未完全截止，而另一管已經開始導通的狀況，將立即引起直流高壓經T1和T2的直流，相當于短路，T1和T2必將立即被損壞。為避免以上的現象的出現，在交替的SPWM控制電路中，必須留出一定的死區時間。死區是為保護開關器件安全、可靠運行而必須采取的措施。死區時間應根據器件導通、關斷速度確定。但是如果原始信號比較寬，死區時間比較短，則容易使逆變電路因電流過大造成支路和輸出短路，并使過流保護變得困難，但是若原始信號變窄，死區時間過長，將引起調制過程的非線性，從而影響逆變后輸出電壓的波形和數值。那么由于PWM原始脈沖寬度在驅動三相橋式逆變電路時是變化的，則死區時間也有時會做相應的微調。如果死區時間通過由死區時間設定寄存器決定，其可以通過程序在微處理器里面進行靈活調整，這種方式可增加運行的可靠性及靈活性。可變死區時間的插入方法見《電子技術應用》2001年第一期73頁到74頁的《基于FPGA的三相PWM發生器》。其邏輯實現采用一個加法器、一個減法器及多個比較器實現了可變死區時間的插入，這種邏輯實現的方法比較復雜，所用門數比較多，對于降低成本構成不利的影響。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷和不足，本發明提供一種插入可變死區時間的PWM互補輸出方法。

本發明是通過以下的技術方案來完成的：

一種插入可變死區時間的PWM互補輸出方法，它是由三組相同的控制電路來實現的，其中每組控制電路包括邊沿檢測單元、死區時間設定寄存器、計數器單元、死區時間插入單元和輸出互補PPWM和NPWM信號的兩個D觸發器；邊沿檢測單元包括D觸發器和異或門，PWM輸入信號輸入端分別連接到D觸發器的數據輸入端和異或門的一個輸入端，時鐘信號CLK輸入端連接到D觸發器時鐘輸入端，D觸發器的數據輸出端連接到異或門的另一個輸入端；計數器單元包括加法計數器、或門和比較器，加法計數器的輸出端分別連接到或門和比較器的輸入端，同時死區時間設定寄存器輸出端連接到比較器的另一個輸入端，比較器的輸出端連接到加法計數器的同步復位端，邊沿檢測單元的異或門輸出端連接到或門的另一個輸入端，或門的輸出端連接到加法計數器的使能端，時鐘信號CLK輸入端連接到加法計數器的時鐘輸入端；死區時間插入單元包括非門、與門和或非門，PWM輸入信號的輸入端分別連接到與門和或非門的輸入端，計數器單元的或門輸出端連接到非門的輸入端和或非門的另一個輸入端，非門的輸出端連接到與門的另一個輸入端；死區時間插入單元中的與門輸出端連接到輸出PPWM信號的D觸發器輸入端，或非門輸出端連接到輸出NPWM信號的D觸發器輸入端，時鐘信號CLK輸入端分別連接到上述的兩D觸發器的時鐘輸入端，兩D觸發器的輸出端輸出PPWM和NPWM信號，該方法步驟如下：

1、將上述三組控制電路中的兩個D觸發器的輸出端分別連接到三相橋式逆變電路中的六個逆變管IGBT的基極上，在三組控制電路PWM輸入端上分別提供相應的PWM輸入信號PWM_IN，接通電源后開始工作；

2、PWM輸入信號PWM_IN輸入到邊沿檢測單元中，在邊沿檢測單元中，PWM_IN通過一個D觸發器產生鎖存后的信號與PWM輸入信號PWM_IN進行異或產生邊沿變化標志信號CF；