[發(fā)明專利]應(yīng)用于功率變換器的數(shù)模混合移相倍頻調(diào)制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510320991.6
• 申請(qǐng)日: 2015-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN104852557B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方宇;趙齊齊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M1/08
• 分類號(hào): H02M1/08;H02M7/219;H02M1/14
• 代理公司: 南京中新達(dá)專利代理有限公司32226
• 代理人: 孫鷗,朱杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率變換器，屬于電力電子與電工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及應(yīng)用于功率變換器的數(shù)模混合移相倍頻調(diào)制方法。

背景技術(shù)

在本發(fā)明作出之前，目前的功率變換器中，通常采用傳統(tǒng)的PWM調(diào)制方式來控制開關(guān)管的通斷，驅(qū)動(dòng)電路生成的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率與PWM信號(hào)的載波頻率相等。當(dāng)前對(duì)功率變換器的高功率密度要求不斷提高，而開關(guān)頻率的提高是功率變換器功率密度得以提高的一種有效途徑，且功率變換器的數(shù)字化控制是一種有效的控制手段，這就要求數(shù)字控制芯片的輸出控制脈沖信號(hào)頻率能相應(yīng)的提高，以滿足開關(guān)管高開關(guān)頻率的要求。然而輸出控制脈沖頻率的提高會(huì)造成實(shí)時(shí)計(jì)算資源的相對(duì)減少，這不利于數(shù)字控制芯片的實(shí)時(shí)控制，從而限制了采用數(shù)字控制時(shí)功率變換器功率密度的提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，提出了應(yīng)用于功率變換器的數(shù)模混合移相倍頻調(diào)制方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

應(yīng)用于功率變換器的數(shù)模混合移相倍頻調(diào)制方法，其主要技術(shù)特征在于所述功率變換器主電路將傳感器檢測(cè)到的輸入端信號(hào)和輸出端信號(hào)分別送至輸入調(diào)理電路和輸出調(diào)理電路，再到數(shù)字控制芯片的AD采樣，將AD采樣的輸出信號(hào)連到控制器，控制器的輸出信號(hào)連到移相調(diào)制發(fā)生器，所述的移相調(diào)制發(fā)生器由軟件初始化進(jìn)行配置，由所述控制器的輸出信號(hào)確定移相角度，并實(shí)時(shí)更新所述移相調(diào)制發(fā)生器中的移相寄存器值，所述移相調(diào)制發(fā)生器輸出的控制脈沖信號(hào)連到倍頻驅(qū)動(dòng)電路，倍頻驅(qū)動(dòng)電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)連到功率變換器主電路中開關(guān)管的門極限流電阻。

所述移相調(diào)制發(fā)生器由數(shù)字控制芯片中的PWM模塊通過配置實(shí)現(xiàn)；倍頻驅(qū)動(dòng)電路由基于高頻隔離脈沖變壓器的模擬電路實(shí)現(xiàn)；所述移相調(diào)制發(fā)生器和倍頻驅(qū)動(dòng)電路相結(jié)合所生成的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率，是所述移相調(diào)制發(fā)生器中載波頻率的2倍。

所述移相調(diào)制發(fā)生器中PWM控制脈沖信號(hào)的生成方法：

第一步：對(duì)PWM模塊進(jìn)行配置，使PWM1模塊和PWM2模塊輸出控制脈沖信號(hào)PWM1和PWM2的脈寬均為開關(guān)周期的0.5倍，頻率均等于載波的頻率，且PWM2模塊配置為移相使能；

第二步：根據(jù)控制器輸出信號(hào)v_r的大小，確定移相角度的大小；

第三步：根據(jù)移相角度的大小，更新數(shù)字控制芯片中PWM2模塊的移相寄存器值。

所述倍頻驅(qū)動(dòng)電路由基于高頻隔離脈沖變壓器的模擬電路組成，移相調(diào)制發(fā)生器輸出與載波頻率相同的控制脈沖信號(hào)PWM1和PWM2，經(jīng)反相圖騰柱放大得到控制脈沖信號(hào)PWM1_1和PWM2_1，控制脈沖信號(hào)PWM1_1和PWM2_1連到高頻隔離脈沖變壓器原邊繞組的兩輸入端，高頻隔離脈沖變壓器兩副邊繞組的一組異名端輸出連到或邏輯門的輸入端，高頻隔離脈沖變壓器兩副邊繞組的另一組異名端相連后再連到或邏輯門的地，或邏輯門的輸出端連到驅(qū)動(dòng)芯片的輸入端，驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端連到功率變換器主電路中開關(guān)管的門極限流電阻。

所述高頻隔離脈沖變壓器兩副邊繞組的一組異名端輸出連到或邏輯門的輸入端，所述高頻隔離脈沖變壓器兩副邊繞組異名端輸出的隔離控制脈沖信號(hào)v_d1和v_d2經(jīng)或邏輯門相加后，或邏輯門便得到頻率是載波頻率2倍的輸出信號(hào)v_d，即實(shí)現(xiàn)了脈沖控制信號(hào)的倍頻；倍頻后或邏輯門的輸出信號(hào)v_d的寬度等于移相角且與開關(guān)管的占空比成線性關(guān)系，輸出控制脈沖信號(hào)v_d的頻率為載波頻率的2倍，所述或邏輯門的輸出信號(hào)v_d經(jīng)過驅(qū)動(dòng)芯片后得到同頻的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)v_gs，開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)v_gs的頻率為載波頻率的2倍，即實(shí)現(xiàn)了移相倍頻調(diào)制。

本發(fā)明提出的應(yīng)用于功率變換器的數(shù)模混合移相倍頻調(diào)制方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：移相調(diào)制發(fā)生器由數(shù)字控制芯片中的PWM模塊進(jìn)行配置實(shí)現(xiàn)，倍頻驅(qū)動(dòng)電路采用基于高頻隔離脈沖變壓器的模擬電路實(shí)現(xiàn)，即數(shù)模混合移相倍頻調(diào)制方法的實(shí)現(xiàn)無需增加額外的硬件成本，采用現(xiàn)有的數(shù)字控制芯片和倍頻驅(qū)動(dòng)電路就能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，故成本低。本發(fā)明利用低頻載波實(shí)現(xiàn)高開關(guān)頻率，因而程序運(yùn)算資源得到大大增加，從而使得先進(jìn)而復(fù)雜的控制算法能在低成本的數(shù)字控制芯片中得以實(shí)現(xiàn)。可見，采用本發(fā)明的方法一方面可以提高變換器的功率密度，另一方面還能提高變換器的性價(jià)比。另外，本發(fā)明的數(shù)模混合移相倍頻調(diào)制方法的優(yōu)點(diǎn)還在于占空比能在0～100％范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，且能在一個(gè)低頻周期(如市電工作周期)內(nèi)連續(xù)變化。

本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和效果將在下面繼續(xù)說明。