[發明專利]一種三電平脈寬調制方法及相關設備

有效

• 申請號: 201910458279.0
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN112019079B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 梅文慶;邱文彬;文宇良;何亞屏;武彬;李嘉
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M7/5395
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本申請公開了一種磁懸浮線圈控制系統及其三電平脈寬調制方法、裝置、控制器和計算機可讀存儲介質，該三電平脈寬調制方法應用于半橋拓撲電路，包括：確定與平均輸出電壓設定值所對應的等效輸出占空比；確定輸出時長基準參數；基于所述等效輸出占空比和所述輸出時長基準參數，確定對應的目標占空比和目標移相角；輸出占空比為所述目標占空比的第一控制信號至所述半橋拓撲電路中的第一開關管的控制端；輸出占空比為所述目標占空比的第二控制信號至所述半橋拓撲電路中的第二開關管的控制端；所述第二控制信號相對于所述第一控制信號的相位延遲角為所述目標移相角。本申請基于對占空比和移相角的配合動態調制，可有效減小電流紋波并增大電流帶寬。

技術領域

本申請涉及電氣控制技術領域，特別涉及一種磁懸浮線圈控制系統及其三電平脈寬調制方法、裝置、控制器和計算機可讀存儲介質。

背景技術

磁懸浮控制是利用磁場在穿過不同介質表面時產生吸力的原理，通過控制磁懸浮線圈的電流來間接控制磁場吸力的大小，從而使被控對象懸浮在固定位置。一般地，磁懸浮軸承通常采用上下線圈電流差分控制方法，以此來實現正反方向的電磁力控制，所以，對于單個磁懸浮線圈，無需改變電流方向，只需實現單極性的電流控制。

一般地，磁懸浮線圈電流的控制電路多采用半橋拓撲電路，其電路結構可具體參照圖1。如圖1所示，半橋拓撲電路包括直流電源、第一開關管T1、第二開關管T2、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3和第四二極管D4；直流電源的正極分別與第一開關管T1的第一端、第一二極管D1的陰極、第三二極管D3的陰極連接；直流電源的負極分別與第二二極管D2的陽極、第二開關管T2的第一端、第四二極管D4的陽極連接；第一開關管T1的第二端、第一二極管D1的陽極、第二二極管D2的陰極均相互連接，并作為第一驅動輸出端；第三二極管D3的陽極、第二開關管T2的第二端、第四二極管D4的陰極均相互連接，并作為第二驅動輸出端。在磁懸浮線圈控制系統中，磁懸浮線圈作為負載，其兩端分別與半橋拓撲電路的第一驅動輸出端和第二驅動輸出端連接。

半橋拓撲電路可采用對應的三電平脈寬調制模式來控制半橋拓撲電路中的可控開關管。三電平調制模式使得磁懸浮線圈兩端電壓具有正母線電壓、零電壓、負母線電壓這三種電壓狀態。但是，傳統的三電平調制方法大都采用相位差固定、占空比動態變化的調制方式，使得磁懸浮線圈的電流紋波較大且電流帶寬較小。

鑒于此，提供一種解決上述技術問題的方案，已經是本領域技術人員所亟需關注的。

發明內容

本申請的目的在于提供一種磁懸浮線圈控制系統及其三電平脈寬調制方法、裝置、控制器和計算機可讀存儲介質，以便有效地減小電流紋波并增大電流帶寬。

為解決上述技術問題，第一方面，本申請公開了一種三電平脈寬調制方法，應用于半橋拓撲電路，包括：

確定與平均輸出電壓設定值所對應的等效輸出占空比；

確定輸出時長基準參數；

基于所述等效輸出占空比和所述輸出時長基準參數，確定對應的目標占空比和目標移相角；

輸出占空比為所述目標占空比的第一控制信號至所述半橋拓撲電路中的第一開關管的控制端；輸出占空比為所述目標占空比的第二控制信號至所述半橋拓撲電路中的第二開關管的控制端；所述第二控制信號相對于所述第一控制信號的相位延遲角為所述目標移相角。

可選地，在所述確定與平均輸出電壓設定值所對應的等效輸出占空比之前，還包括：

基于所述半橋拓撲電路中直流電源的直流電壓值，對所述平均輸出電壓設定值進行限幅處理。

可選地，所述對所述平均輸出電壓設定值進行限幅處理，包括：

根據預設限幅處理公式對所述平均輸出電壓設定值u進行限幅處理；所述預設限幅處理公式為：