[發明專利]一種PWM信號生成方法

在審

• 申請號: 202010639464.2
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111726110A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 孫偉;馬法運;楊其林;夏猛;張佳波
• 申請（專利權）人: 中車青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 張媛媛

本發明提供的PWM信號生成方法，應用于邏輯控制器件，邏輯控制器件包括計數單元、電平信號輸出單元以及PWM信號輸出單元，PWM信號生成方法包括：計數單元用于輸出計數值；根據期望PWM信號，確定電平信號輸出單元的個數；根據計數值和各個周期內的期望PWM信號的開關控制輸入值，電平信號輸出單元輸出PWM信號的電平信號；根據期望PWM信號和PWM信號的電平信號，確定反轉電平信號；根據反轉電平信號和PWM信號的電平信號，PWM信號輸出單元輸出期望PWM信號。該發明基于同一硬件邏輯，將多邊沿PWM信號視為多個單邊沿PWM信號和無邊沿PWM信號的疊加，通過確定反轉電平信號值，輸出期望的多邊沿PWM信號、單邊沿PWM信號和無邊沿PWM信號，降低了硬件邏輯的復雜程度。

技術領域

本發明涉及軌道車輛牽引技術領域，特別涉及一種PWM信號生成方法。

背景技術

脈寬調制(Pulse Width Modulation，PWM)技術是電力電子裝置實現電能變換的關鍵技術之一。該技術通過控制電力電子開關器件的開通與關斷來實現電能變換裝置對輸出電壓或電流的控制。在單個PWM周期內，電力電子開關器件的平均電壓輸出受PWM導通脈寬(PWM占空比)的控制。在特定諧波消除PWM(Selected Harmonic Elimination PWM，SHEPWM)中，單個PWM周期內的開關次數不固定，可含有多個PWM信號邊沿，將這類PWM信號統稱為多邊沿PWM信號。在常規PWM調制方式中，如正弦波PWM(Sinusoidal PWM，SPWM)，單個PWM周期內的開關次數固定，將這類信號統稱為單邊沿PWM信號。在單個PWM周期內不存在開關次數，將這類信號統稱為無邊沿PWM信號。

單邊沿PWM信號可通過鋸齒波或三角波信號與參考波信號相比較獲得，這種方式易于模擬或數字電路實現，是單片機和DSP的常用外設之一。多邊沿PWM的信號難以采用常規的單片機或DSP進行實現，而通常作為一種定制化器件的方式，采用復雜可編程邏輯器件(CPLD)或現場可編程門陣列(FGPA)進行實現。多邊沿PWM信號生成方法常采用按順序比較開關角的方式確定PWM信號的反轉時刻，從而在一個周期內輸出多個PWM信號邊沿。

但這種通過給定PWM反轉時刻序列來生成PWM的方法需要反轉時刻的給定值遞增，且在FPGA實現上具有一定的復雜性。同時，在現有方法中，單邊沿PWM(如SPWM)和多邊沿PWM(如SHEPWM)采用兩種相互獨立的FPGA硬件邏輯進行實現，并根據運行需求進行這兩種方法硬件邏輯的切換。這種采用兩種邏輯分別實現單邊沿PWM信號和多邊沿PWM信號的方式，對硬件資源需求較多，且需要額外的切換信號進行切換，具有一定的復雜性。

發明內容

為解決現有技術中PWM信號生成方法硬件邏輯復雜的技術問題，本發明提供了一種PWM信號生成方法，基于同一硬件邏輯，實現了多邊沿和單邊沿PWM信號的生成，降低了硬件邏輯的復雜程度，解決了生成單邊沿PWM和多邊沿PWM信號需采用不同的硬件邏輯的弊端。

本發明提供了一種PWM信號生成方法，應用于邏輯控制器件，所述邏輯控制器件包括計數單元、電平信號輸出單元以及PWM信號輸出單元，所述PWM信號生成方法包括：

S1：所述計數單元用于輸出計數值；

S2：根據期望PWM信號，確定所述電平信號輸出單元的個數；

S3：根據所述計數值和各個周期內的所述期望PWM信號的開關控制輸入值，所述電平信號輸出單元輸出PWM信號的電平信號；

S4：根據所述期望PWM信號和所述PWM信號的電平信號，確定反轉電平信號；

S5：根據所述反轉電平信號和所述PWM信號的電平信號，所述PWM信號輸出單元輸出所述期望PWM信號。

進一步地，所述計數單元為載波生成器；所述電平信號輸出單元為比較器；所述PWM波形輸出單元為異或器或同或器。