CN104283408A - 载波调制方法、调制装置及调制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种载波调制方法、调制装置及调制系统，其中载波调制方法包括：获取逆变器中直流侧的直流信号值；将直流信号值与预设阈值进行比较，并根据比较结果生成控制信号，控制信号用于控制逆变器中开关管的开通时间，以调整输出载波的波形；通过获取逆变器直流侧的直流信号值，根据该直流信号值生成相应的控制信号控制逆变器中开关管的开通时间，进而调整输出的载波的波形，有效的避免因直流侧直流信号波动而造成载波的畸变，提高载波采样的精确性。

Description

载波调制方法、调制装置及调制系统

技术领域

本发明涉及信号调制技术领域，尤其涉及一种载波调制方法、调制装置及调制系统。

背景技术

PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)是一种模拟控制方法，其根据相应的载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的变化。载波的采样越精确，输出的PWM波形的品质就越好，PWM波中所包含的调制信号的信息就越全面。直流信号通过逆变形成载波，实际应用中直流侧的直流信号往往是波动的，这种波动最终会调制到输出的PWM波上。现有技术中都是采用增加滤波电容来减小这种波动，滤波电容的容值越大，则输出的波动越小，但始终存在无法完全消除，因此现有技术中假定直流信号恒定，忽略此波动，但这种波动会调制到输出侧，造成输出的PWM波形的畸变，影响PWM波的品质。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

为解决上述问题，本发明提出一种载波调制方法、调制装置及调制系统，能够有效的避免因直流侧直流信号波动而造成载波的畸变，提高载波采样的精确性。

一方面，本发明提供一种载波调制方法，包括：

获取逆变器中直流侧的直流信号值；

将所述直流信号值与预设阈值进行比较，并根据比较结果生成控制信号，所述控制信号用于控制逆变器中开关管的开通时间，以调整输出载波的波形。

进一步地，所述预设阈值为直流侧在理想状态下的恒定直流信号值。

进一步地，所述将所述直流信号值与预设阈值进行比较，并根据比较结果生成控制信号，包括：

当所述直流信号值大于所述预设阈值时，生成控制减少所述逆变器中开关管开通时间的第一控制信号；和/或，

当所述直流信号值小于所述预设阈值时，生成控制增加所述逆变器中开关管开通时间的第二控制信号。

进一步地，所述开关管开通时间通过以下公式确定：

u_dc·δ＝u_dc’·δ’；

其中，u_dc为预设阈值，δ为直流侧恒定时开关管开通的预设时间，u_dc’为获取的直流信号值，δ’为开关管开通时间。

进一步地，所述载波的幅值调整系数通过以下公式确定：

$k=\frac{\mathrm{\δ}}{{\mathrm{\δ}}^{\′}};---\left(2\right)$

其中，δ为直流侧恒定时开关管开通的预设时间，δ’为开关管开通时间，k为载波的幅值调整系数。

第二方面，本发明提供一种载波调制装置，包括：

信号获取模块，用于获取逆变器中直流侧的直流信号值；

信号生成模块，用于将所述直流信号值与预设阈值进行比较，并根据比较结果生成控制信号，所述控制信号用于控制逆变器中开关管的开通时间，以调整输出载波的波形。

进一步地，所述控制信号包括第一控制信号和/或第二控制信号，所述第一控制信号用于当所述直流信号值大于所述预设阈值时，控制减少所述逆变器中开关管开通时间；所述第二控制信号用于当所述直流信号值小于所述预设阈值时，控制增加所述逆变器中开关管开通时间。

第三方面，本发明还提供一种载波调制系统，包括上述的载波调制装置，还包括与所述载波调制装置连接的逆变器。

进一步地，所述载波调制系统还包括信号采集装置，用于采集所述逆变器的直流侧的直流信号，并将直流信号值发送给所述载波调制装置。

本发明提供的载波调制方法、调制装置及调制系统，通过获取逆变器直流侧的直流信号值，根据该直流信号值生成相应的控制信号控制逆变器中开关管的开通时间，进而调整输出的载波的波形，有效的避免因直流侧直流信号波动而造成载波的畸变，提高载波采样的精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的载波调制方法第一种实施例的流程图。

图2为本发明提供的载波调制方法第二种实施例的流程图。

图3为本发明提供的载波调制方法中载波调制的示意图。

图4为本发明提供的载波调制方法中载波幅值调整系数的示意图。

图5为本发明提供的载波调制装置一种实施例的结构示意图。

图6为本发明提供的载波调制系统一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或者更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

实施例一

参考图1，本实施例提供一种载波调制方法，包括：

步骤S101，获取逆变器中直流侧的直流信号值；

步骤S102，将直流信号值与预设阈值进行比较，并根据比较结果生成控制信号，控制信号用于控制逆变器中开关管的开通时间，以调整输出载波的波形。

本实施例中所述的直流信号包括直流电压信号和直流电流信号。

本实施例提供的载波调制方法，通过获取逆变器直流侧的直流信号值，根据该直流信号值生成相应的控制信号控制逆变器中开关管的开通时间，进而调整输出的载波的波形，有效的避免因直流侧直流信号波动而造成载波的畸变，提高载波采样的精确性。

在理想状态下，直流信号为理想值，是恒定不变的，此时通过逆变器输出的载波波形为无畸变的理想波形，在实际的应用中，逆变器直流侧的直流信号往往是波动的，步骤S102中所述预设阈值为逆变器直流侧在理想状态下的恒定直流信号值，调制的目的是使得载波的波形趋近于无畸变的理想波形。

参考图2，步骤S102具体包括：

当直流信号值大于所述预设阈值时，生成控制减少所述逆变器中开关管开通时间的第一控制信号；和/或，

当直流信号值小于所述预设阈值时，生成控制增加所述逆变器中开关管开通时间的第二控制信号。

进一步地，开关管开通时间通过以下公式确定：

u_dc·δ＝u_dc’·δ’；    (1)

其中，u_dc为预设阈值，δ为直流侧恒定时开关管开通的预设时间，u_dc’为获取的直流信号值，δ’为开关管开通时间。

具体地，公式(1)满足冲量等效原则。

参考图3，从t1到t4时刻，u_dc为直流侧在理想状态下的恒定直流信号值，即预设阈值，δ为直流侧恒定时开关管开通的预设时间，如果能够保持u_dc不变，那么通过逆变过程后可生成如AOB所示的理想载波，理想载波的幅值为u_c，但直流侧往往是波动的，假设直流侧的直流信号值变为u_dc’，如果此时还是保持开关管的开通时间δ不变，势必会导致输出的载波产生畸变，在t4时刻，输出的载波幅值变为u_c’。因此，将开关管的开通时间调整为δ’，开通时间δ’满足公式(1)，公式(1)基于冲量等效原则：直流侧波动的情况下在每个调整周期内的冲量与直流侧在恒定情况下的冲量相等，即CDEF围成的面积等于C′D′E′F′围成的面积，产生的效果相同。在t3时刻，载波的幅值依然为u_c，即N′点的纵坐标和N点的纵坐标相同。

反之，如果直流侧的直流信号值小于预设阈值，则增加开关管的开通时间并满足冲量等效原则。

如果直流侧的直流信号等于预设阈值，则说明此时直流信号恒定，无需改变开关管的开通时间。

作为一种优选的实施方式，载波的幅值调整系数通过以下公式确定：

$k=\frac{\mathrm{\δ}}{{\mathrm{\δ}}^{\′}};---\left(2\right)$

其中，δ为直流侧恒定时开关管开通的预设时间，δ’为开关管开通时间，k为载波的幅值调整系数。

参考图4，直流侧通过两个分压电阻进行采样，载波的幅值调整系数k为采集的直流信号值与通过低频滤波处理后信号值的比值，即：

$k=\frac{{u_{\mathrm{dc}}}^{\′}}{u_{\mathrm{dc}}}=\frac{\mathrm{\δ}}{{\mathrm{\δ}}^{\′}};---\left(3\right)$

调整后的PWM波形的占空比则通过以下公式确定：

P′＝P/k；    (4)

其中，P′为调整后的PWM波形的占空比，P为直流侧在理想状态下的PWM波形的占空比，k为载波的幅值调整系数。

本实施例所提供的载波调制方法基于冲量等效原则，直流侧的波动越大则调制的效果越明显，因此无需在通过滤波电容减小波动，有效简化电路布局，节约生产成本。

实施例二

参考图5，本实施例提供一种载波调制装置，包括：

信号获取模块201，用于获取逆变器中直流侧的直流信号值；

信号生成模块202，用于将直流信号值与预设阈值进行比较，并根据比较结果生成控制信号，控制信号用于控制逆变器中开关管的开通时间，以调整输出载波的波形。

本实施例提供的载波调制装置为实施例一所提供的载波调制方法的执行主体，包括但不限于处理器或单片机等。

信号获取模块201将获取的直流信号值发送给信号生成模块202，信号生成模块202将接收到的直流信号值与预先存储的预设阈值进行比较，当直流信号值大于预设阈值时，生成第一控制信号，第一控制信号用于控制减少所述逆变器中开关管开通时间；当直流信号值小于预设阈值时，生成第二控制信号，第二控制信号用于控制增加所述逆变器中开关管开通时间；如果直流信号值于预设阈值相等，则无需改变开关管的开通时间。

本实施例提供的载波调制装置，结构简单，通过获取逆变器直流侧的直流信号值，根据该直流信号值生成相应的控制信号控制逆变器中开关管的开通时间，进而调整输出的载波的波形，有效的避免因直流侧直流信号波动而造成载波的畸变，提高载波采样的精确性。

实施例三

参考图6，本实施例提供一种载波调制系统，包括载波调制装置301，还包括与载波调制装置301连接的逆变器302。

逆变器302用于将直流信号转换为载波，载波包括但不限于正弦波、锯齿波等。

进一步地，载波调制系统还包括信号采集装置303，用于采集逆变器302的直流侧的直流信号，并将直流信号值发送给载波调制装置301。

本实施例提供的载波调制系统，信号采集装置采集逆变器直流侧的直流信号并将直流信号值发送给载波调制装置，载波调制装置根据该直流信号值生成相应的控制信号控制逆变器中开关管的开通时间，进而调整输出的载波的波形，有效的避免因直流侧直流信号波动而造成载波的畸变，提高载波采样的精确性，结构简单，无需再通过大容值滤波电容减小波动，有效简化电路布局，节约生产成本。

虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (9)

1.一种载波调制方法，其特征在于，包括：

获取逆变器中直流侧的直流信号值；

将所述直流信号值与预设阈值进行比较，并根据比较结果生成控制信号，所述控制信号用于控制逆变器中开关管的开通时间，以调整输出载波的波形。

2.根据权利要求1所述的载波调制方法，其特征在于，所述预设阈值为直流侧在理想状态下的恒定直流信号值。

3.根据权利要求2所述的载波调制方法，其特征在于，所述将所述直流信号值与预设阈值进行比较，并根据比较结果生成控制信号，包括：

当所述直流信号值大于所述预设阈值时，生成控制减少所述逆变器中开关管开通时间的第一控制信号；和/或，

当所述直流信号值小于所述预设阈值时，生成控制增加所述逆变器中开关管开通时间的第二控制信号。

4.根据权利要求3所述的载波调制方法，其特征在于，所述开关管开通时间通过以下公式确定：

u_dc·δ＝u_dc’·δ’；      (1)

其中，u_dc为预设阈值，δ为直流侧恒定时开关管开通的预设时间，u_dc’为获取的直流信号值，δ’为开关管开通时间。

5.根据权利要求4所述的载波调制方法，其特征在于，所述载波的幅值调整系数通过以下公式确定：

$k=\frac{\mathrm{\δ}}{{\mathrm{\δ}}^{\′}};---\left(2\right)$

其中，δ为直流侧恒定时开关管开通的预设时间，δ’为开关管开通时间，k为载波的幅值调整系数。

6.一种载波调制装置，其特征在于，包括：

信号获取模块，用于获取逆变器中直流侧的直流信号值；

信号生成模块，用于将所述直流信号值与预设阈值进行比较，并根据比较结果生成控制信号，所述控制信号用于控制逆变器中开关管的开通时间，以调整输出载波的波形。

7.根据权利要求5所述的载波调制装置，其特征在于，所述控制信号包括第一控制信号和/或第二控制信号，所述第一控制信号用于当所述直流信号值大于所述预设阈值时，控制减少所述逆变器中开关管开通时间；所述第二控制信号用于当所述直流信号值小于所述预设阈值时，控制增加所述逆变器中开关管开通时间。

8.一种载波调制系统，其特征在于，包括如权利要求7或8所述的载波调制装置，还包括与所述载波调制装置连接的逆变器。

9.根据权利要求8所述的载波调制系统，其特征在于，所述载波调制系统还包括信号采集装置，用于采集所述逆变器的直流侧的直流信号，并将直流信号值发送给所述载波调制装置。