CN107241029A - 一种窄脉冲控制方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种窄脉冲控制方法、装置及系统，通过比较调制波比较值与残余比较值的和与预定参数的大小，并根据比较结果，将逆变器的调制波的输出值设定为PWM周期值或零。除此，当判断调制波比较值与残余比较值的和大于等于PWM周期值与预设窄脉冲阈值的差值时，控制逆变器的调制波的输出值为PWM周期值，并控制残余比较值为PWM周期值与调制波比较值和残余比较值的差值，否则，判断调制波比较值与残余比较值的和是否小于等于窄脉冲阈值，最终使得每个调制周期中输出的PWM调制波的有效值不变，提高了母线电压利用率，降低转矩脉动。

Description

一种窄脉冲控制方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，更具体地说，涉及一种窄脉冲控制方法、装置及系统。
背景技术
随着新能源的不断发展，光伏发电得到了快速发展。通常，作为光伏发电的核心设备-逆变器也多种多样，如，逆变器包括光伏逆变器、风电变流器以及新能源电机控制器等。
其中，逆变器通过控制其内部的开关管(IGBT)的开启和关断的状态，将输入的直流电转换成交流电进行输出。然而，开关管存在最小开启时间和最小关断时间的限制，这就需要控制开关管的PWM输出的脉冲宽度不能过窄，通常，将脉冲宽度小于开关管的最小开关时间的PWM脉冲称为窄脉冲。
为了保证开关管的正常开启和关断，需要对窄脉冲进行处理，如抑制窄脉冲的输出或者对窄脉冲进行补偿，然而，这样会导致母线电压的利用率降低，不能充分的实现逆变器的峰值功率输出能力。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种窄脉冲控制方法、装置及系统，消除窄脉冲的同时提高了逆变器的峰值功率的输出能力。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种窄脉冲控制方法，包括：
获取逆变器根据预设算法调制后，每一相输出的调制波比较值；
判断所述调制波比较值与残余比较值的和是否大于等于所述逆变器的PWM周期值；
如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述PWM周期值，并控制所述残余比较值为第一预设值；
如果否，判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否小于等于零，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值以及所述残余比较值均为所述第一预设值，如果否，判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否大于等于所述PWM周期值与预设窄脉冲阈值的差值，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述PWM周期值，并控制所述残余比较值为所述PWM周期值与所述调制波比较值和所述残余比较值的差值，如果否，判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否小于等于所述窄脉冲阈值，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述第一预设值，并控制所述残余比较值为所述调制波比较值与所述残余比较值的和的取反值，如果否，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述调制波比较值与所述残余比较值的和，并控制所述残余比较值为第一预设值。
可选的，
所述预设算法包括空间矢量脉宽调制算法(SVPWM调制算法)或正弦脉宽调制算法(SPWM调制算法)。
可选的，
所述第一预设值为零。
可选的，还包括：
根据所述逆变器的死区值，按照预设公式计算得到所述窄脉冲阈值。
可选的，所述预设公式为：所述窄脉冲阈值等于所述死区值与目标窄脉冲宽度之和。
一种窄脉冲控制装置，包括：
获取模块，用于获取逆变器根据预设算法调制后，每一相输出的调制波比较值；
判断模块，用于判断所述调制波比较值与残余比较值的和是否大于等于所述逆变器的PWM周期值；
如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述PWM周期值，并控制所述残余比较值为第一预设值；
如果否，判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否小于等于零，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值以及所述残余比较值均为所述第一预设值，如果否，判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否大于等于所述PWM周期值与预设窄脉冲阈值的差值，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述PWM周期值，并控制所述残余比较值为所述PWM周期值与所述调制波比较值和所述残余比较值的差值，如果否，判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否小于等于所述窄脉冲阈值，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述第一预设值，并控制所述残余比较值为所述调制波比较值与所述残余比较值的和的取反值，如果否，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述调制波比较值与所述残余比较值的和，并控制所述残余比较值为第一预设值。
可选的，所述预设算法包括空间矢量脉宽调制算法或正弦脉宽调制算法，所述第一预设值为零。
可选的，还包括：
计算模块，用于根据所述逆变器的死区值，按照预设公式计算得到所述窄脉冲阈值。
可选的，所述预设公式为：所述窄脉冲阈值等于所述死区值与目标窄脉冲宽度之和。
一种窄脉冲控制系统，包括任意一项上述的窄脉冲控制装置。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种窄脉冲控制方法，通过比较调制波比较值与残余比较值的和与该逆变器的PWM周期值的大小，并根据比较结果，将逆变器的调制波的输出值设定为PWM周期值，并将残余比较值清零。且，当调制波比较值与残余比较值的和小于等于零时，控制逆变器的调制波的输出值以及残余比较值均为零。除此，当判断调制波比较值与残余比较值的和大于等于PWM周期值与预设窄脉冲阈值的差值时，控制逆变器的调制波的输出值为PWM周期值，并控制残余比较值为PWM周期值与调制波比较值和残余比较值的差值，否则，判断调制波比较值与残余比较值的和是否小于等于窄脉冲阈值，如果是，控制逆变器的调制波的输出值为第一预设值，并控制残余比较值为调制波比较值与残余比较值的和的取反值，如果否，控制逆变器的调制波的输出值为调制波比较值与残余比较值的和，并控制残余比较值为第一预设值。可见，本方案基于残余比较值，最终使得每个调制周期中输出的PWM调制波的有效值不变，提高了母线电压利用率，降低转矩脉动。
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为本实施例提供的一种窄脉冲控制方法的流程示意图；
图2为本实施例提供的又一种窄脉冲控制方法的流程示意图；
图3为本实施例提供的一种窄脉冲控制装置的结构示意图；
图4为本实施例提供的又一种窄脉冲控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决现有技术中逆变器在解决窄脉冲时，母线电压的利用率降低，不能充分的实现逆变器的峰值功率输出能力的问题，本方案提供了一种窄脉冲控制方法、装置及系统，通过比较调制波比较值与残余比较值的和与预定参数的大小，并根据比较结果，将逆变器的调制波的输出值设定为PWM周期值或零。除此，当判断调制波比较值与残余比较值的和大于等于PWM周期值与预设窄脉冲阈值的差值时，控制逆变器的调制波的输出值为PWM周期值，并控制残余比较值为PWM周期值与调制波比较值和残余比较值的差值，否则，判断调制波比较值与残余比较值的和是否小于等于窄脉冲阈值，根据残余比较值，最终使得每个调制周期中输出的PWM调制波的有效值不变，提高了母线电压利用率，降低转矩脉动。
具体的，请参阅图1，为本实施例提供的一种窄脉冲控制方法的流程示意图，包括步骤：
S11、获取逆变器根据预设算法调制后，每一相输出的调制波比较值。
其中，所述预设算法可以为空间矢量脉宽调制算法(SVPWM调制算法)或正弦脉宽调制算法(SPWM调制算法)，所述第一预设值可以为零。假设本实施例中逆变器为拓扑结构为三相的全桥逆变器，则，本步骤是获取三相输出的调制波比较值T_CMPR。当然，本实施例还可以选用其他相数的逆变器，如五相全桥逆变器等。
S12、判断所述调制波比较值与残余比较值的和是否大于等于所述逆变器的PWM周期值。
如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述PWM周期值，并控制所述残余比较值为第一预设值。
此处，将调制波比较值T_CMPR与残余比较值T_diff的和与逆变器的PWM周期值T_Period进行比较，当调制波比较值T_CMPR与残余比较值T_diff的和大于等于逆变器的PWM周期值T_Period，则控制所述逆变器的调制波的输出值T_CMPR_actual为逆变器的PWM周期值T_Period，并把残余比较值T_diff清零。
如果否，S13、判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否小于等于零，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值以及所述残余比较值均为所述第一预设值。
其中，当调制波比较值T_CMPR与残余比较值T_diff的和小于逆变器的PWM周期值T_Period，则将调制波比较值T_CMPR与残余比较值T_diff的和与零进行比较。当调制波比较值T_CMPR与残余比较值T_diff的和小于等于零，则控制所述逆变器的调制波的输出值T_CMPR_actual为零，并把残余比较值T_diff清零。
如果否，S14、判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否大于等于所述PWM周期值与预设窄脉冲阈值的差值，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述PWM周期值，并控制所述残余比较值为所述PWM周期值与所述调制波比较值和所述残余比较值的差值。
其中，当调制波比较值T_CMPR与残余比较值T_diff的和大于零，则将调制波比较值T_CMPR与残余比较值T_diff的和与逆变器的PWM周期值T_Period和窄脉冲阈值T_Pulse_Mini的差进行比较。当调制波比较值T_CMPR与残余比较值T_diff的和大于等于逆变器的PWM周期值T_Period和窄脉冲阈值T_Pulse_Mini的差，则控制所述逆变器的调制波的输出值T_CMPR_actual为逆变器的PWM周期值T_Period，并把逆变器的PWM周期值T_Period与调制波比较值T_CMPR以及残余比较值T_diff的差值赋给残余比较值T_diff。
如果否，S15、判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否小于等于所述窄脉冲阈值，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述第一预设值，并控制所述残余比较值为所述调制波比较值与所述残余比较值的和的取反值。
其中，当调制波比较值T_CMPR与残余比较值T_diff的和小于逆变器的PWM周期值T_Period和窄脉冲阈值T_Pulse_Mini的差，则将调制波比较值T_CMPR与残余比较值T_diff的和与窄脉冲阈值T_Pulse_Mini进行比较。并当调制波比较值T_CMPR与残余比较值T_diff的和小于窄脉冲阈值T_Pulse_Mini时，则将所述逆变器的调制波的输出值T_CMPR_actual清零，并把调制波比较值T_CMPR与残余比较值T_diff的和的取反值赋给残余比较值T_diff。
S16、如果否，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述调制波比较值与所述残余比较值的和，并控制所述残余比较值为第一预设值。
当调制波比较值T_CMPR与残余比较值T_diff的和大于等于窄脉冲阈值T_Pulse_Mini时，则把调制波比较值T_CMPR与残余比较值T_diff的和赋给逆变器的调制波的输出值T_CMPR_actual，并把残余比较值T_diff清零。
S17、执行PWM输出算法。
在执行完上述步骤之后，将当前的逆变器的调制波的输出值T_CMPR_actual以及残余比较值T_diff输入预设的PWM输出算法进行运算。
需要说明的是，逆变器的调制波一直在输出，通过比较当前的调制波比较值与上次的残余值的和与PWM周期值T_Period的大小，根据比较结果，判断是否存有窄脉冲的出现，如果有，则对逆变器的调制波的输出值T_CMPR_actual进行调整，选择逆变器的调制波的输出值T_CMPR_actual为PWM周期值T_Period或0，并记录当前的残余值。如果没有窄脉冲的出现，则逆变器正常输出调制波，不对调制波做任何调整。
如果当前的调制波比较值与上次的残余值的和没有导致残余值的发生，那么就输出当前调制波比较值和上次残余值的和，并更新残余值为0，这样，通过上述步骤的循环，将上一拍由于残余值导致的输出误差，输入到下一拍进行补偿，因此，整个调制波周期内输出的有效值并没有发生变化。
可见，本方案基于残余比较值，最终使得每个调制周期中输出的PWM调制波的有效值不变，有效的提高母线电压利用率，提高电驱在弱磁区的峰值功率，降低转矩脉动。
除此，如图2所示，在上述实施例的基础上，本实施例提供的一种窄脉冲控制方法还包括步骤S18：根据所述逆变器的死区值，按照预设公式计算得到所述窄脉冲阈值。其中，预设公式为：窄脉冲阈值等于死区值与目标窄脉冲宽度之和。
发明人考虑到逆变器通常都有死区的存在，如死区对应的脉冲宽度为2us，那么本实施例在设置窄脉冲的宽度时，需要考虑到死区的影响，如，预计的窄脉冲的宽度为1us，那么在本实施例中，需要设置窄脉冲宽度为3us(2us+1us)。同理，当逆变器的死区发生了变化，如死区的脉冲宽度变大，那么，同样，预设的窄脉冲的宽度也应该适应性的变大，以使得预设窄脉冲的宽度与死区的脉冲宽度的差值为预计的窄脉冲的宽度。
除此，本实施例还提供了一种窄脉冲控制装置，如图3所示，包括：
获取模块11，用于获取逆变器根据预设算法调制后，每一相输出的调制波比较值；
判断模块12，用于判断所述调制波比较值与残余比较值的和是否大于等于所述逆变器的PWM周期值；
如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述PWM周期值，并控制所述残余比较值为第一预设值；
如果否，判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否小于等于零，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值以及所述残余比较值均为所述第一预设值，如果否，判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否大于等于所述PWM周期值与预设窄脉冲阈值的差值，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述PWM周期值，并控制所述残余比较值为所述PWM周期值与所述调制波比较值和所述残余比较值的差值，如果否，判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否小于等于所述窄脉冲阈值，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述第一预设值，并控制所述残余比较值为所述调制波比较值与所述残余比较值的和的取反值，如果否，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述调制波比较值与所述残余比较值的和，并控制所述残余比较值为第一预设值。
可选的，所述预设算法包括空间矢量脉宽调制算法或正弦脉宽调制算法，所述第一预设值为零。
可选的，如图4所示，还包括：
计算模块13，用于根据所述逆变器的死区值，按照预设公式计算得到所述窄脉冲阈值。
可选的，所述预设公式为：所述窄脉冲阈值等于所述死区值与目标窄脉冲宽度之和。
其工作原理请参见上述方法实施例，除此，本实施例还提供了一种窄脉冲控制系统，包括任意一项上述的窄脉冲控制装置。
综上，本发明提供了一种窄脉冲控制方法、装置及系统，通过比较调制波比较值与残余比较值的和与该逆变器的PWM周期值的大小，并根据比较结果，将逆变器的调制波的输出值设定为PWM周期值，并将残余比较值清零。且，当调制波比较值与残余比较值的和小于等于零时，控制逆变器的调制波的输出值以及残余比较值均为零。除此，当判断调制波比较值与残余比较值的和大于等于PWM周期值与预设窄脉冲阈值的差值时，控制逆变器的调制波的输出值为PWM周期值，并控制残余比较值为PWM周期值与调制波比较值和残余比较值的差值，否则，判断调制波比较值与残余比较值的和是否小于等于窄脉冲阈值，如果是，控制逆变器的调制波的输出值为第一预设值，并控制残余比较值为调制波比较值与残余比较值的和的取反值，如果否，控制逆变器的调制波的输出值为调制波比较值与残余比较值的和，并控制残余比较值为第一预设值。可见，本方案基于残余比较值，最终使得每个调制周期中输出的PWM调制波的有效值不变，有效的提高母线电压利用率，提高电驱在弱磁区的峰值功率，降低转矩脉动。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种窄脉冲控制方法，其特征在于，包括：
获取逆变器根据预设算法调制后，每一相输出的调制波比较值；
判断所述调制波比较值与残余比较值的和是否大于等于所述逆变器的PWM周期值；
如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述PWM周期值，并控制所述残余比较值为第一预设值；
如果否，判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否小于等于零，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值以及所述残余比较值均为所述第一预设值，如果否，判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否大于等于所述PWM周期值与预设窄脉冲阈值的差值，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述PWM周期值，并控制所述残余比较值为所述PWM周期值与所述调制波比较值和所述残余比较值的差值，如果否，判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否小于等于所述窄脉冲阈值，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述第一预设值，并控制所述残余比较值为所述调制波比较值与所述残余比较值的和的取反值，如果否，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述调制波比较值与所述残余比较值的和，并控制所述残余比较值为第一预设值。
2.根据权利要求1所述的窄脉冲控制方法，其特征在于:
所述预设算法包括空间矢量脉宽调制算法(SVPWM调制算法)或正弦脉宽调制算法(SPWM调制算法)。
3.根据权利要求1所述的窄脉冲控制方法，其特征在于:
所述第一预设值为零。
4.根据权利要求1所述的窄脉冲控制方法，其特征在于，还包括：
根据所述逆变器的死区值，按照预设公式计算得到所述窄脉冲阈值。
5.根据权利要求4所述的窄脉冲控制方法，其特征在于：
所述预设公式为：所述窄脉冲阈值等于所述死区值与目标窄脉冲宽度之和。
6.一种窄脉冲控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取逆变器根据预设算法调制后，每一相输出的调制波比较值；
判断模块，用于判断所述调制波比较值与残余比较值的和是否大于等于所述逆变器的PWM周期值；
如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述PWM周期值，并控制所述残余比较值为第一预设值；
如果否，判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否小于等于零，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值以及所述残余比较值均为所述第一预设值，如果否，判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否大于等于所述PWM周期值与预设窄脉冲阈值的差值，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述PWM周期值，并控制所述残余比较值为所述PWM周期值与所述调制波比较值和所述残余比较值的差值，如果否，判断所述调制波比较值与所述残余比较值的和是否小于等于所述窄脉冲阈值，如果是，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述第一预设值，并控制所述残余比较值为所述调制波比较值与所述残余比较值的和的取反值，如果否，控制所述逆变器的调制波的输出值为所述调制波比较值与所述残余比较值的和，并控制所述残余比较值为第一预设值。
7.根据权利要求6所述的窄脉冲控制装置，其特征在于，所述预设算法包括空间矢量脉宽调制算法或正弦脉宽调制算法，所述第一预设值为零。
8.根据权利要求6所述的窄脉冲控制装置，其特征在于，还包括：
计算模块，用于根据所述逆变器的死区值，按照预设公式计算得到所述窄脉冲阈值。
9.根据权利要求6所述的窄脉冲控制装置，其特征在于，所述预设公式为：所述窄脉冲阈值等于所述死区值与目标窄脉冲宽度之和。
10.一种窄脉冲控制系统，其特征在于，包括任意一项如权利要求6-9所述的窄脉冲控制装置。
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