CN113270996A - 一种抑制窄脉冲的pwm调制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抑制窄脉冲的PWM调制方法，包括区间确认模块、特殊状态处理模块、占空比输出计算模块；根据系统的设计需求和系统参数，将占空比分为多个区间段以抑制窄脉冲信号，电机控制系统中，将矢量控制计算得到的占空比设定值输入到所述区间确认模块；通过所述特殊状态处理模块，计算出IGBT上下桥臂实际输出占空比值，输出给驱动模块作为IGBT开关操作指令；根据所述述分区结果和特殊区间结果，将IGBT桥臂输出实际占空比按照所在区间进行不同形式输出，得到不同区间的占空比输出，用以驱动IGBT模块开关，本发明实现了在不增加硬件成本的基础上，将窄脉冲带宽占空比消除，减少IGBT开关损耗，提升寿命和效率。

Description

一种抑制窄脉冲的PWM调制方法
技术领域
本发明涉及了一种电机控制器进行窄脉冲滤波的方法，特别是涉及一种抑 制窄脉冲的PWM调制方法。
背景技术
电机控制器的主要功率输出单元及核心部件就是IGBT模块，减少IGBT 模块的开关损耗，提升IGBT寿命及工作的可靠性对电驱系统至关重要，在 IGBT开关控制过程中，要避免无效的窄脉冲占空比对IGBT进行开关驱动，减 少IGBT损耗和导通风险，需要通过控制技术将窄脉冲带宽消除。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制软件的方法，实现了在不增加硬件成本的 基础上，将窄脉冲带宽占空比消除，减少IGBT开关损耗，提升寿命和效率，以 解决上述背景技术中提出的的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种抑制窄脉冲的PWM调 制方法，包括区间确认模块、特殊状态处理模块、占空比输出计算模块；根据 系统的设计需求和系统参数，设定占空比输出中窄脉冲时间DL及死区时间Dd， 根据占空比Dm与窄脉冲时间DL及死区时间Dd的关系，将占空比分为多个区间段 以抑制窄脉冲信号，电机控制系统中，将矢量控制计算得到的占空比设定值Dm输 入到所述区间确认模块；通过所述特殊状态处理模块，识别出特殊跳转状态中 的死区时间丢失状态，将最终确定的分区值和特殊跳转状态值输入占空比计算 模块，计算出IGBT上下桥臂实际输出占空比值，输出给驱动模块作为IGBT开关操作指令；根据所述述分区结果和特殊区间结果，将IGBT桥臂输出实际占空 比按照所在区间进行不同形式输出，得到不同区间的占空比输出，用以驱动 IGBT模块开关。
优选地，系统设计DL＜Dd。根据占空比Dm与窄脉冲时间DL及死区时间Dd的关 系，将占空比分为7个区间段，电机控制系统中，将矢量控制计算得到的占空比 设定值Dm输入到所述区间确认模块，确定区间值，占空比设定值Dm的分区形式 具体如下：
第一区间Z0区间，判断条件为
Figure BDA0003009032580000021
第二区间Z1区间，判断条件为
Figure BDA0003009032580000022
第三区间Z2区间，判断条件为Dd≤Dm≤Dd+DL；
第四区间Z3区间，判断条件为Dd+DL≤Dm≤1-Dd-DL；
第五区间Z4区间，判断条件为1-Dd-DL≤Dm≤1-Dd；
第六区间Z5区间，判断条件为
Figure BDA0003009032580000023
第七区间Z6区间，判断条件为
Figure BDA0003009032580000024
优选地，所述特殊状态处理模块中，对于连续状态过程中出现的无死区状 态，增加死区时间设定，并将此状态定义为特殊区间。
优选地，根据上述分区结果和特殊区间结果，将IGBT桥臂输出实际占空 比按照所在区间进行不同形式输出，得到不同区间的占空比输出如下，用以驱 动IGBT模块开关：
Z0区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝0，下桥臂的占空比输出为 Db＝1；
Z1区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝0，下桥臂的占空比输出为 Db＝1-2Dm；
Z2区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝0，下桥臂的占空比输出为 Db＝1-2Dm；
Z3区间：此时IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝0，下桥臂的占空比输出 为Db＝1-Dm-Dd；
Z4区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝Dm-Dd，下桥臂的占空比输 出为Db＝1-Dm-Dd；
Z5区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝Dm-Dd，下桥臂的占空比输 出为Db＝0；
Z6区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝1，下桥臂的占空比输出为 Db＝0；
特殊状态：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝0，下桥臂的占空比输出为 Db＝1-2Dm-Dd。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种控制软件的方法， 实现了在不增加硬件成本的基础上，将窄脉冲带宽占空比消除，减少IGBT开关 损耗，提升寿命和效率。
附图说明
图1为窄脉冲抑制系统框图示意图；
图2为抑制窄脉冲方案示意图；
图3为特殊区间示例示意图；
图4为Z0区间输出示意图；
图5为Z1区间输出示意图；
图6为Z2区间输出示意图；
图7为Z3区间输出示意图；
图8为Z4区间输出示意图；
图9为Z5区间输出示意图；
图10为Z6区间输出示意图；
图11为特殊状态输出示意图。
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。
本发明提供一种技术方案：一种抑制窄脉冲的PWM调制方法，包括区间 确认模块、特殊状态处理模块、占空比输出计算模块，如附图1所示；根据系 统的设计需求和系统参数，设定占空比输出中窄脉冲时间DL及死区时间Dd，根 据占空比Dm与窄脉冲时间DL及死区时间Dd的关系，将占空比分为多个区间段以 抑制窄脉冲信号，电机控制系统中，将矢量控制计算得到的占空比设定值Dm输 入到所述区间确认模块；通过所述特殊状态处理模块，识别出特殊跳转状态中 的死区时间丢失状态，将最终确定的分区值和特殊跳转状态值输入占空比计算 模块，计算出IGBT上下桥臂实际输出占空比值，输出给驱动模块作为IGBT开关操作指令；根据所述述分区结果和特殊区间结果，将IGBT桥臂输出实际占空 比按照所在区间进行不同形式输出，得到不同区间的占空比输出，用以驱动 IGBT模块开关。
进一步地，系统设计DL＜Dd。根据占空比Dm与窄脉冲时间DL及死区时间Dd的 关系，将占空比分为7个区间段，并最大程度的提高电压利用率，达到附图2所 示的占空比输出效果。电机控制系统中，将矢量控制计算得到的占空比设定值Dm输入到所述区间确认模块，确定区间值，占空比设定值Dm的分区形式具体如下：
第一区间Z0区间，判断条件为
Figure BDA0003009032580000051
第二区间Z1区间，判断条件为
Figure BDA0003009032580000052
第三区间Z2区间，判断条件为Dd≤Dm≤Dd+DL；
第四区间Z3区间，判断条件为Dd+DL≤Dm≤1-Dd-DL；
第五区间Z4区间，判断条件为1-Dd-DL≤Dm≤1-Dd；
第六区间Z5区间，判断条件为
Figure BDA0003009032580000053
第七区间Z6区间，判断条件为
Figure BDA0003009032580000054
进一步地，所述特殊状态处理模块中，对于连续状态过程中出现的无死区 状态，如附图3所示情况，增加死区时间设定，并将此状态定义为特殊区间。
进一步地，根据上述分区结果和特殊区间结果，将IGBT桥臂输出实际占 空比按照所在区间进行不同形式输出，得到不同区间的占空比输出如下，用以 驱动IGBT模块开关：
Z0区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝0，下桥臂的占空比输出为 Db＝1，如附图4所示；
Z1区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝0，下桥臂的占空比输出为 Db＝1-2Dm，如附图5所示；
Z2区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝0，下桥臂的占空比输出为 Db＝1-2Dm，如附图6所示；
Z3区间：此时IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝0，下桥臂的占空比输出 为Db＝1-Dm-Dd，如附图7所示；
Z4区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝Dm-Dd，下桥臂的占空比输 出为Db＝1-Dm-Dd，如附图8所示；
Z5区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝Dm-Dd，下桥臂的占空比输 出为Db＝0，如附图9所示；
Z6区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝1，下桥臂的占空比输出为Db＝0，如附图10所示；
特殊状态：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝0，下桥臂的占空比输出为 Db＝1-2Dm-Dd，如附图11所示。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可 以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种抑制窄脉冲的PWM调制方法，包括区间确认模块、特殊状态处理模块、占空比输出计算模块；其特征在于：根据系统的设计需求和系统参数，设定占空比输出中窄脉冲时间DL及死区时间Dd，根据占空比Dm与窄脉冲时间DL及死区时间Dd的关系，将占空比分为多个区间段以抑制窄脉冲信号，电机控制系统中，将矢量控制计算得到的占空比设定值Dm输入到所述区间确认模块；通过所述特殊状态处理模块，识别出特殊跳转状态中的死区时间丢失状态，将最终确定的分区值和特殊跳转状态值输入占空比计算模块，计算出IGBT上下桥臂实际输出占空比值，输出给驱动模块作为IGBT开关操作指令；根据所述述分区结果和特殊区间结果，将IGBT桥臂输出实际占空比按照所在区间进行不同形式输出，得到不同区间的占空比输出，用以驱动IGBT模块开关。
2.根据权利要求1所述的一种抑制窄脉冲的PWM调制方法，其特征在于：系统设计DL＜Dd。根据占空比Dm与窄脉冲时间DL及死区时间Dd的关系，将占空比分为7个区间段，电机控制系统中，将矢量控制计算得到的占空比设定值Dm输入到所述区间确认模块，确定区间值，占空比设定值Dm的分区形式具体如下：
第一区间Z0区间，判断条件为
Figure FDA0003009032570000011
第二区间Z1区间，判断条件为
Figure FDA0003009032570000012
第三区间Z2区间，判断条件为Dd≤Dm≤Dd+DL；
第四区间Z3区间，判断条件为Dd+DL≤Dm≤1-Dd-DL；
第五区间Z4区间，判断条件为1-Dd-DL≤Dm≤1-Dd；
第六区间Z5区间，判断条件为
Figure FDA0003009032570000013
第七区间Z6区间，判断条件为
Figure FDA0003009032570000014
3.根据权利要求1所述的一种抑制窄脉冲的PWM调制方法，其特征在于：所述特殊状态处理模块中，对于连续状态过程中出现的无死区状态，增加死区时间设定，并将此状态定义为特殊区间。
4.根据权利要求1和2所述的一种抑制窄脉冲的PWM调制方法，其特征在于：根据上述分区结果和特殊区间结果，将IGBT桥臂输出实际占空比按照所在区间进行不同形式输出，得到不同区间的占空比输出如下，用以驱动IGBT模块开关：
Z0区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝0，下桥臂的占空比输出为Db＝1；
Z1区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝0，下桥臂的占空比输出为Db＝1-2Dm；
Z2区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝0，下桥臂的占空比输出为Db＝1-2Dm；
Z3区间：此时IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝0，下桥臂的占空比输出为Db＝1-Dm-Dd；
Z4区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝Dm-Dd，下桥臂的占空比输出为Db＝1-Dm-Dd：
Z5区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝Dm-Dd，下桥臂的占空比输出为Db＝0；
Z6区间：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝1，下桥臂的占空比输出为Db＝0；
特殊状态：IGBT上桥臂输出实际占空比值为Dt＝0，下桥臂的占空比输出为Db＝1-2Dm-Dd。
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