CN103701315B - 基于cpld检测pwm波死区错误并实施保护的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的基于CPLD检测PWM波死区错误并实施保护的方法，首先将电压源型直流‑交流逆变电源同一桥臂的两路互补带有死区时间的PWM波分别通过“与”及“或”运算，然后分别在两路PWM波下降沿到来的时刻，观察经“与”及“或”运算后电平的变化情况：若任何一路PWM波下降沿到来时刻，“与”及“或”运算的电平为11，则确定死区正确；若任何一路PWM波下降沿到来时刻，“与”及“或”运算的电平为00、01、10，其中的0表示低电平，1表示高电平，则确定死区错误；若出现死区错误，则输出一个带有下降沿的低电平保护信号，直接封锁PWM波，实现保护功率开关管。本发明方法提高了系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电压源型直流-交流逆变电源技术领域，用于在电压源型直流-交流逆变电源中PWM波输入到逆变器开关管之前，需要进行实时检测死区是否错误并实施保护，具体涉及一种基于CPLD检测PWM波死区错误并实施保护的方法。
背景技术
随着石油、煤、天然气等化石能源的不断消耗，能源问题日渐突出，因此节能减排已成为各国政府的主要工作目标。对于新能源发电、交流负载等对象，作为主要的能量变换载体，直流-交流逆变电源不可或缺，因此直流-交流逆变电源的可靠性非常重要，目前电压源型直流-交流逆变电源应用非常普遍，它的主要问题是同一桥臂的功率开关管可能存在直通问题，从而损坏逆变电源，降低逆变电源的可靠性。
为了提高电压源型直流-交流逆变电源的可靠性，一般在PWM波输入到逆变器开关管之前需要实时检测死区是否错误。若有错误，必须立即给出保护信号封锁PWM波，防止开关管直通以至于出现开关管烧毁现象。目前，主要的死区检测方法是基于模拟电路实现的，但是，这种方法会存在电路零漂、温漂导致检测准确度降低等问题。
基于以上背景，针对上述的问题而进行的改进就很迫切，可靠地实时检测死区并进行保护，从而提高系统的可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于CPLD检测PWM波死区错误并实施保护的方法，解决了现有技术条件下存在同一桥臂的功率开关管可能存在直通，以及现有的模拟电路存在电路零漂、温漂导致检测准确度降低的问题。
本发明采用的技术方案是，一种基于CPLD检测PWM波死区错误并实施保护的方法，依次包括模拟PWM波、信号运算和时序逻辑判断三部分，具体是，
首先将电压源型直流-交流逆变电源同一桥臂的两路互补带有死区时间的PWM波分别通过“与”及“或”运算，然后分别在两路PWM波下降沿到来的时刻，观察经“与”及“或”运算后电平的变化情况：
若任何一路PWM波下降沿到来时刻，“与”及“或”运算的电平为11，则确定死区正确；
若任何一路PWM波下降沿到来时刻，“与”及“或”运算的电平为00、01、10，其中的0表示低电平，1表示高电平，则确定死区错误；
若出现死区错误，则输出一个带有下降沿的低电平保护信号，直接封锁PWM波，实现保护功率开关管。
本发明的有益效果是，基于CPLD检测PWM波死区错误并实施保护，实现了PWM波死区是否错误的可靠判断并给予保护，具有硬件成本低、实时性高、可靠性高的优点。
附图说明
图1是本发明基于CPLD检测PWM波死区错误并实施保护的方法流程示意图；
图2是本发明方法的时序原理图；
图3是本发明方法中的由CPLD编程实现的时序逻辑电路；
图4是模拟PWM波死区由有到全无的变化过程电路；
图5是本发明的死区检测并保护实施例1示意图；
图6是模拟PWM波死区由有到一边无的变化过程电路；
图7是本发明的死区检测并保护实施例2示意图；
另外，PWM_UP表示互补PWM波的上行波，
PWM_DOWN表示互补PWM波的下行波，
AND_IN表示互补PWM波经过与运算后作为时序电路的输入，
OR_IN表示互补PWM波经过或运算后作为时序电路的输入，
PWM_CLK表示互补PWM波作为时序电路的时钟信号输入，
OUT表示保护信号的输出，
OUT1表示互补PWM波的上行波下降沿到来时刻时序电路的输出信号，
OUT2表示互补PWM波的下行波下降沿到来时刻时序电路的输出信号，
AND表示互补PWM波的“与”运算，
OR表示互补PWM波的“或”运算。
具体实施方式
如图1，本发明基于CPLD检测PWM波死区错误并实施保护的方法，依次包括模拟PWM波、信号运算和时序逻辑判断三部分，
其中，模拟PWM波依赖于模拟PWM波故障电路实现，模拟PWM波故障电路指模拟两路互补带有死区的PWM_UP和PWM_DOWN波在死区正常和死区错误之间的变化，由控制系统的单片机或DSP编程实现；
信号运算依赖于信号运算电路，信号运算电路指把上述两路PWM_UP和PWM_DOWN波分别经过“与”及“或”运算后，供后续时序逻辑电路的输入；
时序逻辑判断依赖于时序逻辑判断电路，时序逻辑判断电路指通过时序逻辑电路判断死区是否错误，判断原则是：若PWM波下降沿到来时，“与”及“或”运算的电平为00、01、10，则死区错误且输出低电平0；若PWM波下降沿到来时，时序逻辑电路的“与”及“或”运算电平为11，则死区正确且输出高电平1。时序逻辑判断电路的输入是信号运算电路的输出，时钟是互补的PWM波，只有当两路PWM波下降沿到来时刻，输入的电平同时为11时，死区才是正确的，否则死区是错误的。时序逻辑判断电路的时钟为模拟PWM故障电路产生的PWM信号，时序逻辑判断电路的输入为信号运算电路的结果，时序逻辑判断电路是基于CPLD（例如EPM240T100）编程实现的。
模拟PWM波故障电路、信号运算电路和时序逻辑判断电路一起构成本发明方法所依赖的控制系统。
本发明方法的具体控制过程是，基于上述的结构，首先将电压源型直流-交流逆变电源同一桥臂的两路互补带有死区时间的PWM波分别通过“与”及“或”运算，然后分别在两路PWM波下降沿到来的时刻，观察经“与”及“或”运算后电平的变化情况：若任何一路PWM波下降沿到来时刻，“与”及“或”运算的电平为11，则确定死区正确；若任何一路PWM波下降沿到来时刻，“与”及“或”运算的电平为00、01、10，其中的0表示低电平，1表示高电平，则确定死区错误；
若出现死区错误，则（本发明系统自动）输出一个带有下降沿的低电平保护信号，（直接）封锁PWM波，实现保护功率开关管。
如图2，是本发明结构的时序原理图，其原理是：两路互补的PWM波，正常时有死区存在，把它们分别经过“与”及“或”运算，电平的时序是，
正常情况下：
1）在PWM_UP下降沿到来时，AND、OR运算的电平信号为11，
2）在PWM_DOWN的下降沿到来时，AND、OR运算的电平信号为11；
故障情况下：
在PWM_UP和PWM_DOWN下降沿到来时，AND、OR运算后不可能同时出现11电平，
基于以上的分析得出，当条件（1）和条件（2）同时成立时，PWM波死区正常，保护信号OUT输出高电平；否则PWM波死区错误，保护信号OUT输出低电平。
如图3，是由CPLD编程实现时序逻辑电路的结构，该电路包括D触发器、JK触发器及逻辑与门和非门，其输入为PWM_UP和PWM_DOWN波经“与”及“或”运算后的AND_IN、OR_IN信号，时钟信号为PWM_CLK，其实现的功能是：
当PWM_CLK下降沿到来时，若AND_IN、OR_IN的电平为11时，保护信号OUT输出为高电平1；当PWM_CLK下降沿到来时，若AND_IN、OR_IN的电平为00、01、10时，保护信号OUT输出为低电平0。
实施例1
如图4，是模拟PWM_UP和PWM_DOWN波在某一时刻由死区正常到死区错误的变化，其结果如图5中PWM_UP和PWM_DOWN所示。在图5中可以看出：当PWM波死区正常时，在PWM_UP和PWM_DOWN下降沿到来时刻，AND、OR的电平都为11，且输出OUT1和OUT2都为高电平，保护信号OUT为OUT1和OUT2逻辑与的结果，也输出高电平；在某一时刻，当PWM波死区全部消失时，在PWM_UP和PWM_DOWN下降沿到来时刻，AND、OR的电平都变为00，且输出OUT1和OUT2都为低电平，保护信号OUT为OUT1和OUT2逻辑与的结果，也输出低电平。即：当PWM波死区出现错误时，本发明方法即刻输出一个由高到低跳变的下降沿保护信号OUT，封锁PWM波，实现保护器件的目的。
实施例2
如图6，是模拟PWM_UP和PWM_DOWN波在某一时刻由死区正常到死区错误变化，其结果如图7中PWM_UP和PWM_DOWN所示。在图7中可以看出：当PWM波死区正常时，在PWM_UP和PWM_DOWN下降沿到来时刻，AND、OR的电平都为11，且输出OUT1和OUT2都为高电平，保护信号OUT为OUT1和OUT2逻辑与的结果，也输出高电平；在某一时刻，当PWM波一边的死区消失时，在PWM_UP下降沿到来时刻，AND、OR的电平为11，且输出OUT1为高电平，但在PWM_DOWN下降沿到来时刻，AND、OR的电平变为01，且输出OUT2为低电平，保护信号OUT为OUT1和OUT2逻辑与的结果，也输出为低电平。就是说：即当PWM波死区出现错误时，本发明方法即刻输出一个由高到低跳变的下降沿保护信号OUT，封锁PWM波，实现保护器件的目的。
以上两个实施例虽然只验证了两种死区错误的情况，但是以此类推，本发明方法能够概括所有死区错误可能出现的情况，一旦死区出现故障，能够即刻做出处理，输出一个由高到低的保护信号，封锁PWM波，防止器件烧毁，达到实时可靠地监测死区是否错误并给予保护，实用性强。
Claims (1)
1.一种基于CPLD检测PWM波死区错误并实施保护的方法，其特征在于：依次包括模拟PWM波、信号运算和时序逻辑判断三部分，
所述的模拟PWM波依赖于模拟PWM波故障电路实现，模拟PWM波故障电路指模拟两路互补带有死区的PWM_UP波和PWM_DOWN波在死区正常和死区错误之间的变化，由控制系统的单片机或DSP编程实现；
所述的信号运算依赖于信号运算电路，信号运算电路指把所述的PWM_UP波和PWM_DOWN波分别经过“与”及“或”运算后，供后续时序逻辑电路的输入；
所述的时序逻辑判断依赖于时序逻辑判断电路，时序逻辑判断电路指通过时序逻辑电路判断死区是否错误，判断原则是：若PWM波下降沿到来时，“与”及“或”运算的电平为00、01、10，则死区错误且输出低电平0；若PWM波下降沿到来时，时序逻辑电路的“与”及“或”运算电平为11，则死区正确且输出高电平1，
该方法的工作过程是，
首先将电压源型直流-交流逆变电源同一桥臂的两路互补带有死区时间的PWM波分别通过“与”及“或”运算，然后分别在两路PWM波下降沿到来的时刻，观察经“与”及“或”运算后电平的变化情况；
若任何一路PWM波下降沿到来时刻，“与”及“或”运算的电平为11，则确定死区正确；若任何一路PWM波下降沿到来时刻，“与”及“或”运算的电平为00、01、10，其中的0表示低电平，1表示高电平，则确定死区错误；若出现死区错误，则输出一个带有下降沿的低电平保护信号，直接封锁PWM波，实现保护功率开关管。
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Citations (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202034894U (zh) * | 2011-05-10 | 2011-11-09 | 山东蓝天电能科技有限公司 | 具有冗余功能的igbt触发装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108832849A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-16 | 北京精密机电控制设备研究所 | 一种机电伺服机构控制方法 |
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