CN101750534A - 一种功率变换电路的电流采样方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种功率变换电路的电流采样方法及系统，所述方法包括以下步骤：设定对第1、2、...、N通道的电流采样是依次执行的，每两个通道的采样时间间隔依次为T₁、T₂、...、T_n-1；对与第1、2、...、N通道对应的控制载波进行移相，每两个控制载波的移相时间依次为T₁、T₂、...、T_n-1。在传统的功率变换电路中，对电流的采样都会存在误差，而且使用CT采样开关器件的电流有时不能正确完成采样功能。本发明采用载波移相技术配合AD采样时间的延时，每次采样都是在各个通道的电流的中点进行，实现了对开关电流的精确采样。

Description

一种功率变换电路的电流采样方法及系统

技术领域

本发明涉及电源技术，更具体地说，涉及一种功率变换电路的电流采样方法及系统。

背景技术

在传统的功率变换电路中，对电流的采样一般是在电感电流(或开关电流)的中点进行采样，这样检测到的电流能反映电流的平均值水平。另外，对电流的采样是顺序进行的，即先采样A相电流，再采样B相电流，然后是C相电流，而且采样顺序也是固定的，这样可以提高采样的效率。由于AD采样需要采样时间，如图1所示：在t1时刻采样A相电流，t2时刻采样B相电流，t3时刻采样C相电流。可以看出，这样B相电流和C相电流不能在电流的中点进行采样，采样会存在误差。

在现在的运用中，对成本的控制越来越严格，需要有低成本的方案，而且对可靠性的要求也越来越高。图2是采用CT(电流互感器)来检测开关器件电流。由于在单个开关器件上只在开关器件的开通(或关断)时间流过电流，这时候就可能出现图2所示的情况：t1时刻启动AD采样，先采样A相电流，t2时刻采样B相电流，t3时刻采样C相电流，但此时开关管的电流已经为零，故不能正确的完成采样功能，而不能将正确的电流值反馈到处理器中。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述采样存在误差以及不能正确完成采样的缺陷，提供一种功率变换电路的电流采样方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种功率变换电路的电流采样方法，包括以下步骤：

S1、设定对第1、2、...、N通道的电流采样是依次执行的，每两个通道的采样时间间隔依次为T₁、T₂、...、T_n-1；

对与第1、2、...、N通道对应的控制载波进行移相，每两个控制载波的移相时间依次为T₁、T₂、...、T_n-1。

在本发明所述的电流采样方法中，进一步包括在第1、2、...、N通道分别对应的控制载波的顶点对每个通道的电流进行采样。

在本发明所述的电流采样方法中，每个通道对应的控制载波分别产生一个驱动脉冲，每个驱动脉冲的中点与每个控制载波的顶点对齐。

在本发明所述的电流采样方法中，所述控制载波为PWM载波。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种功率变换电路的电流采样系统，包括为负载提供电流的第1、2、...、N通道以及与各通道连接的处理器，该处理器用于：

设定对第1、2、...、N通道的电流采样是依次执行的，每两个通道的采样时间间隔依次为T₁、T₂、...、T_n-1；

对与第1、2、...、N通道对应的控制载波进行移相，每两个控制载波的移相时间依次为T₁、T₂、...、T_n-1。

在本发明所述的电流采样系统中，所述处理器进一步用于在第1、2、...、N通道分别对应的控制载波的顶点对每个通道的电流进行采样。

在本发明所述的电流采样系统中，所述处理器为DSP处理器。

在本发明所述的电流采样系统中，每个通道对应设有一开关器件，该开关器件受所述控制载波产生的驱动脉冲控制，其中每个驱动脉冲的中点与每个控制载波的顶点对齐。

在本发明所述的电流采样系统中，每个通道对应设有一电流采样器件，用于对相应通道的电流进行采样并将采样到的电流信号传送至所述处理器。

在本发明所述的电流采样系统中，所述电流采样器件为电流互感器。

实施本发明的功率变换电路的电流采样方法及系统，具有以下有益效果：采用载波移相技术配合AD采样时间的延时，每次采样都是在各个通道的电流的中点进行，实现了对开关电流的精确采样。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是传统的开关电流采样的波形图；

图2是传统的使用CT采样的波形图；

图3是本发明的功率变换电路的电流采样系统的一个实施例的原理图；

图4是本发明的电流采样系统的一个实施例的波形图；

图5是本发明的功率变换电路的电流采样方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，在t1时刻采样A相电流，t2时刻采样B相电流，t3时刻采样C相电流，这样虽然A相电流可以在电流的中点进行采样，而B相电流和C相电流不能在电流的中点进行采样，采样会存在误差。如图2所示，当采用CT(电流互感器)来检测开关器件电流时，由于在单个开关器件上只在开关器件的开通(或关断)时间流过电流，这时候就可能出现以下情况：t1时刻启动AD采样，先采样A相电流，t2时刻采样B相电流，t3时刻采样C相电流，而采样C相电流时，开关管的电流已经为零，故不能正确的完成采样功能。以上两种情况均不能将正确的电流值反馈到处理器中。本发明涉及的电流采样技术的核心在于，采用载波移相技术配合AD采样时间的延时，每次采样都是在各个通道的电流的中点进行，实现对开关电流的精确采样，通过将正确的电流值反馈到处理器中，使处理器更好地对各相电流进行控制。

本发明的功率变换电路的电流采样系统包括为负载提供电流的第1、2、...、N通道以及与各通道连接的处理器，该处理器用于设定对第1、2、...、N通道的电流采样是依次执行的，也就是分别在第t1、t2、...、tn时间依次对第1、2、...、N通道的电流进行采样，而每两个通道的采样时间间隔依次为T1、T2、...、Tn-1，即t2-t1＝T1，t3-t2＝T2，...，tn-tn-1＝Tn-1。以上是一个采样延时的过程，而事实上AD采样都是需要一定的时间间隔的。此外，处理器还用于对与第1、2、...、N通道对应的控制载波进行移相，每两个控制载波的移相时间依次为T1、T2、...、Tn-1。，而每个控制载波的顶点分别对应于采样时间t1、t2、...、tn，即处理器进一步用于在第1、2、...、N通道分别对应的控制载波的顶点对每个通道的电流进行采样，以上其实是利用了载波移相技术对各个通道对应的载波进行移相。其中，每个通道对应设有一开关器件，该开关器件受控制载波产生的驱动脉冲控制，每个驱动脉冲的中点与每个控制载波的顶点对齐，这些驱动脉冲的脉冲宽度可以是一样的，也可以不一样，都需要经过处理器的计算。另外，每个通道对应设有一电流采样器件，用于对通道的电流进行采样并将采样到的电流信号传送至处理器，进而由处理器调整驱动脉冲。

图3是本发明的功率变换电路的电流采样系统的一个实施例的原理图，图中示出一个三相功率变换电路，即A相、B相、C相，以下将参考图4所示的波形示意图进行描述。所示的电流采样系统包括为负载提供电流的A、B、C三个通道以及与各通道连接的DSP处理器1，该DSP处理器1设定对A、B、C三个通道的电流采样是依次执行的，即分别在第t₁、t₂、t₃时间依次对A、B、C三个通道的电流进行采样，每两个通道的采样时间间隔依次为T₁、T₂，其中t₂-t₁＝T₁，t₃-t₂＝T₂。此外，利用载波移相技术，DSP处理器1控制与A、B、C三个通道对应的控制载波(即PWM载波)移相至每两个控制载波的滞后时间依次为T₁、T₂，而每个控制载波的顶点分别对应于采样时间t₁、t₂、t₃，即在A、B、C三个通道分别对应的控制载波的顶点对每个通道的电流进行采样。

从图3中还可以看出，每个通道对应设有一开关器件(图中所示的开关器件为MOS管Q1、Q2、Q3)，该开关器件受控制载波产生的驱动脉冲控制，每个驱动脉冲的中点与每个控制载波的顶点对齐，如此每次采样就会在每个驱动脉冲的中点进行。这些驱动脉冲的脉冲宽度可以是一样的，也可以不一样，都需要经过DSP处理器1的计算。另外，每个通道对应设有一电流采样器件(图中所示的电流采样器件为电流互感器CT1、CT2、CT3)，用于对相应通道的电流进行采样并将采样到的电流信号传送至DSP处理器1，进而由处理器调整驱动脉冲。

参考图4所示的波形，A、B、C三相电流的PWM载波在经过移相之后，产生的三个驱动脉冲两两之间的时滞分别为T₁、T₂，而每个驱动脉冲的中点对应每个PWM载波的顶点，DSP处理器1会将每次采样的时间设置在PWM载波的顶点，即每个驱动脉冲的中点。在驱动脉冲的控制下，驱动脉冲的有效时间内A、B、C三个通道的电流与驱动脉冲的脉宽一致，每次采样在驱动脉冲的中点进行时，对A、B、C三个通道的电流肯定是在各相电流的中点。

图5是本发明的功率变换电路的电流采样方法的一个实施例的流程图。在步骤502，设定对第1、2、...、N通道的电流采样是依次执行的，其中每两个通道的采样时间间隔依次为T₁、T₂、...、T_n-1。该步骤是一个AD采样延时的过程，而事实上AD采样都需要一定的时间间隔。在步骤504，对与第1、2、...、N通道对应的控制载波进行移相，其中每两个控制载波的移相时间依次为T₁、T₂、...、T_n-1。每个控制载波都会产生一个驱动脉冲对各个通道的开关器件进行控制，控制载波的顶点对应驱动脉冲的中点，而每次采样都是发生在控制载波的顶点，即每个驱动脉冲的中点，这样保证了每次采样都在各相电流的中点执行。本发明采用载波移相技术配合AD采样时间的延时，每次采样都是在各个通道的电流的中点进行，实现了对开关电流的精确采样。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡是本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功率变换电路的电流采样方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、设定对第1、2、...、N通道的电流采样是依次执行的，每两个通道的采样时间间隔依次为T₁、T₂、...、T_n-1；

S2、对与第1、2、...、N通道对应的控制载波进行移相，每两个控制载波的移相时间依次为T₁、T₂、...、T_n-1。

2.根据权利要求1所述的电流采样方法，其特征在于，进一步包括在第1、2、...、N通道分别对应的控制载波的顶点对每个通道的电流进行采样。

3.根据权利要求1所述的电流采样方法，其特征在于，每个通道对应的控制载波分别产生一个驱动脉冲，每个驱动脉冲的中点与每个控制载波的顶点对齐。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电流采样方法，其特征在于，所述控制载波为PWM载波。

5.一种功率变换电路的电流采样系统，其特征在于，包括为负载提供电流的第1、2、...、N通道以及与各通道连接的处理器，该处理器用于：

设定对第1、2、...、N通道的电流采样是依次执行的，每两个通道的采样时间间隔依次为T₁、T₂、...、T_n-1；

对与第1、2、...、N通道对应的控制载波进行移相，每两个控制载波的移相时间依次为T₁、T₂、...、T_n-1。

6.根据权利要求5所述的电流采样系统，其特征在于，所述处理器进一步用于在第1、2、...、N通道分别对应的控制载波的顶点对每个通道的电流进行采样。

7.根据权利要求5或6所述的电流采样系统，其特征在于，所述处理器为DSP处理器。

8.根据权利要求5所述的电流采样系统，其特征在于，每个通道对应设有一开关器件，该开关器件受所述控制载波产生的驱动脉冲控制，其中每个驱动脉冲的中点与每个控制载波的顶点对齐。

9.根据权利要求5所述的电流采样系统，其特征在于，每个通道对应设有一电流采样器件，用于对相应通道的电流进行采样并将采样到的电流信号传送至所述处理器。

10.根据权利要求9所述的电流采样系统，其特征在于，所述电流采样器件为电流互感器。

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