CN116545233A

CN116545233A - 用于生成pwm信号的控制器、功率变换装置及电源系统

Info

Publication number: CN116545233A
Application number: CN202310820321.5A
Authority: CN
Inventors: 蒋袁; 高毅; 黄成成
Original assignee: If New Energy Technology Jiangsu Co ltd
Current assignee: If New Energy Technology Jiangsu Co ltd
Priority date: 2023-07-06
Filing date: 2023-07-06
Publication date: 2023-08-04
Anticipated expiration: 2043-07-06
Also published as: CN116545233B

Abstract

本发明公开了一种用于生成PWM信号的控制器、功率变换装置及电源系统。该控制器包括缓存器模块、若干个比较寄存器模块、若干个直接存储器访问模块和若干个PWM生成模块，缓存器模块被配置为存储若干个数组对，每一数组对包括第一数值和第二数值；每一比较寄存器模块被配置为存储一比较值；每一直接存储器访问模块对应耦合至缓存器模块和比较寄存器模块，并被配置为满足预设条件时根据数组对对比较值进行改写；每一PWM生成模块对应耦合至比较寄存器模块，并被配置为根据比较值产生至少一PWM信号。本发明的技术方案可以避免频繁中断引起的PWM信号波形丢失和相位错乱的问题，提升了PWM信号输出的准确度。

Description

用于生成PWM信号的控制器、功率变换装置及电源系统

技术领域

本发明涉及控制器技术领域，尤其涉及一种用于生成PWM信号的控制器、功率变换装置及电源系统。

背景技术

在房车的电源系统中，通常利用双向DC-DC功率变换装置，来实现前车的启动电池为后车的生活电池充电，或者后车的生活电池为前车的启动电池充电。

为了提升DC-DC功率变换装置的功率等级，并减小输出电流和电压的纹波，一种实现方式是采用三相交错并联电路，即以三个相同拓扑的电源模块通过并联方式构成功率变换装置，每个电源模块中的开关管的开关周期和占空比完全相同，仅仅是将各个开关管的导通时间往后依次延迟相同的时间。三相交错并联电路输出存在相位差的三相电流，使得最终输出功率为三个电路输出功率之和，输出电流的纹波小于其中任意一相的电流的纹波，有利于提升电源质量，提高功率变换装置的功率密度。三相DC-DC的驱动控制信号，需要三个相位不同的脉冲宽度调制（Pulse width modulation，PWM）信号控制三相电路。

在产生PWM信号时，常规方法通过输出比较和中断的方式，让计数器CNT达到比较值CCRX时触发电平翻转和中断，然后再进行下一路的比较和中断，以此类推，产生三路相位差为120度、占空比50%的PWM信号。以30K的PWM频率为例，1ms每路输出30个脉冲，三路PWM信号共90个脉冲，每个脉冲电平变化两次，也就是说1ms内单片机要处理180次中断，再加上串口中断、AD采集、滴答定时器中断等其它处理，往往会造成来不及响应的问题。比如说中断正在处理第一路占空比的时候，第二路中断来了，来不及响应，就会造成第二路的输出电平没有翻转，造成波形丢失以及相位错乱，PWM信号输出的准确度较低。

发明内容

本发明提供了一种用于生成PWM信号的控制器、功率变换装置及电源系统，以解决PWM信号输出的准确度较低的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种用于生成PWM信号的控制器，该控制器包括：

缓存器模块，所述缓存器模块被配置为存储若干个数组对，每一所述数组对包括第一数值和第二数值；

若干个比较寄存器模块，每一所述比较寄存器模块被配置为存储一比较值；

若干个直接存储器访问模块，每一所述直接存储器访问模块对应耦合至所述缓存器模块和所述比较寄存器模块，并且被配置为满足预设条件时根据所述数组对对所述比较值进行改写；

若干个PWM生成模块，每一所述PWM生成模块对应耦合至所述比较寄存器模块，并且被配置为根据所述比较值产生至少一PWM信号。

可选地，所述控制器还包括计数器模块，所述计数器模块被配置为按照固定周期向上累加计数；

所述PWM生成模块还被配置为将所述计数器模块输出的计数值与所述比较值比较，对应产生至少一PWM信号。

可选地，不同数组对中的第一数值不同，不同数组对中的第二数值不同，不同数组对中第二数值与第一数值的差值相同。

可选地，相邻两个数组对中的第一数值的差值与所述计数器模块的固定周期的比值为定值，以使对应的两个PWM信号的相位差为定值；其中，相邻两个数组对为所有数组对按照第一数值或第二数值大小顺序排列时相邻的两个数组对。

可选地，每一所述数组对中的第一数值固定不变，所述第二数值根据对应的第一数值和所述PWM信号的占空比确定；

或者，每一所述数组对中的第二数值固定不变，所述第一数值根据对应的第二数值和所述PWM信号的占空比确定。

可选地，所述PWM生成模块具体配置为当所述计数器模块的计数值与所述比较值相等时，翻转输出的PWM信号的电平。

可选地，所述直接存储器访问模块被配置为当所述计数器模块的计数值与所述比较值相等时，将所述比较值改写为对应数组对中与所述比较值不同的另一数值。

可选地，所述控制器还包括：

信号处理模块，与所述缓存器模块耦合，并且被配置为根据采集的功率变换器的功率信号参数确定所述PWM信号的占空比，以及根据所述PWM信号的占空比改写所述第一数值和/或所述第二数值。

根据本发明的另一方面，提供了一种功率变换装置，该功率变换装置包括：

控制器，所述控制器被配置为生成至少一PWM信号；

至少一开关管，所述开关管被配置为根据所述PWM信号周期性导通或关断以将输入电力变换为输出电力；

所述控制器包括：

若干个PWM生成模块，每一所述PWM生成模块对应耦合至所述比较寄存器模块，并且被配置为根据所述比较值产生所述至少一PWM信号。

根据本发明的另一方面，提供了一种电源系统，该电源系统包括：

第一电源模块；

第二电源模块或负载；

如本发明任一实施例所述的功率变换装置，其分别连接所述第一电源模块和所述第二电源模块或负载，并且被配置为将所述第一电源模块的输入电力变换为输出电力后提供给所述第二电源模块或负载。

本发明实施例的技术方案，在PWM生成模块翻转输出信号的电平之后，通过采用直接存储器访问模块根据缓存器模块中的数组对直接对比较寄存器模块中的比较值进行改写，无需进行中断处理，节省了改写所用的时间，可以避免频繁中断引起的PWM信号波形丢失和相位错乱的问题，提升了PWM信号输出的准确度。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

图1是本发明实施例提供的一种用于生成PWM信号的控制器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的又一种用于生成PWM信号的控制器的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种用于生成PWM信号的控制器的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的数组对与对应PWM信号的波形图；

图5是本发明实施例提供的一种生成PWM信号方法的流程图；

图6是本发明实施例提供的一种功率变换装置的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种电源系统的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。应当进一步理解，如同在本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。同样地，本文中所使用的“若干个”旨在包括“一个”或者“多个”。再者，本文中使用的术语“或”、“和/或”、“包括以下至少一个”等可被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种参数或模块，但这些参数或模块不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的参数或模块彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一参数也可以被称为第二参数，类似地，第二参数也可以被称为第一参数。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测（陈述的条件或事件）”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测（陈述的条件或事件）时”或“响应于检测（陈述的条件或事件）”。此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

应该理解，虽然本申请实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请的权利范围。

正如背景技术中提及的，采用常规方法生成PWM信号时，需要多次比较和中断，中断频繁会导致中断来不及响应，导致输出信号失真，即输出信号的波形或相位错乱，从而导致PWM信号输出的准确度较低。

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于生成PWM信号的控制器。图1是本发明实施例提供的一种用于生成PWM信号的控制器的结构示意图，如图1所示，该控制器包括：缓存器模块101、若干个比较寄存器模块102、若干个直接存储器访问模块103和若干个PWM生成模块104；缓存器模块101被配置为存储若干个数组对，每一数组对包括第一数值和第二数值；每一比较寄存器模块102被配置为存储一比较值；每一直接存储器访问模块103对应耦合至缓存器模块101和比较寄存器模块102，并且被配置为满足预设条件时根据数组对对比较值进行改写；每一PWM生成模块104对应耦合至比较寄存器模块102，并且被配置为根据比较值产生至少一PWM信号。

其中，缓存器模块101中存储的数组对的数量例如与比较寄存器模块102、直接存储器访问模块103以及PWM生成模块104的数量相同，即每个数组对与比较寄存器模块102一一对应。比较寄存器模块102中存储的比较值例如为对应数组对中的第一数值或第二数值。直接存储器访问模块103的数量与比较寄存器模块102的数量相同，即直接存储器访问模块103与比较寄存器模块102一一对应，直接存储器访问模块103可以根据缓存器模块101中的数组对中的第一数值或第二数值，直接对比较寄存器模块102中的比较值进行改写，从而无需进行中断处理，可以避免频繁中断引起的PWM信号波形丢失和相位错乱的问题，提升了PWM信号输出的准确度。

具体地，PWM生成模块104默认输出第一电平的PWM信号，第一电平例如为低电平，也可以为高电平。PWM生成模块104在比较值为第一数值时翻转一次电平，输出第二电平的PWM信号，然后直接存储器访问模块103根据缓存器模块101中的数组对，直接将比较寄存器模块102中的比较值改写为第二数值，PWM生成模块104在比较值为第二数值时翻转一次电平，继续输出第一电平的PWM信号，由此形成PWM信号的脉冲波形，直至达到PWM信号的固定周期，重复上述步骤，从而实现PWM信号的输出。其中，PWM信号的固定周期根据控制器的频率和PWM信号的频率确定，例如将控制器的频率与PWM信号频率的比值作为固定周期，或者控制器的频率与PWM信号频率的比值为固定周期的整数倍。

更进一步地，根据功率变换装置的拓扑不同，控制器中的PWM生成模块104可以带有互补PWM信号输出端口，通过两个IO端口分别输出波形互补的两路PWM信号，由此对应驱动功率变换装置的一个桥臂中的两个开关管，实现开关管的交替导通。

需要说明的是，图1中示出了控制器包括三个直接存储器访问模块103、三个比较寄存器模块102和三个PWM生成模块104的情况，但每个模块的数量并不限定于此，本领域技术人员可以根据具体应用场景的不同设置不同数量的各个功能模块数量，例如，此处描写的“若干个”可以是“一个”，也可以是“多个”。在一些实施方式中，缓存器模块101也可以包括若干个缓存器，每个缓存器与一个直接存储器访问模块103耦合，并且用于存储一个数组对。

综上，本实施例的技术方案，通过采用直接存储器访问模块根据缓存器模块中的数组对直接对比较寄存器模块中的比较值进行改写，在PWM生成模块翻转输出信号的电平之后，无需进行中断处理，降低对控制器的处理能力的要求，避免频繁中断引起的PWM信号波形丢失和相位错乱的问题，提升了PWM信号输出的准确度。

在上述技术方案的基础上，图2是本发明实施例提供的又一种用于生成PWM信号的控制器的结构示意图，可选地，参考图2，控制器还包括计数器模块105，计数器模块105被配置为按照固定周期向上累加计数；PWM生成模块104还被配置为将计数器模块105输出的计数值与比较值比较，对应产生至少一PWM信号。

具体地，PWM生成模块104开始输出PWM信号的同时，计数器模块105从0开始向上累加计数，直至计数值达到固定周期对应的数值，计数器模块105重新从0开始向上累加计数，如此循环。PWM生成模块104将计数器模块105输出的计数值与比较值比较，从而确定何时翻转输出的PWM信号的电平。具体地，在每个固定周期内，计数器模块105的计数值到达比较寄存器模块102的比较值时，PWM信号的电平进行翻转，从而生成期望的脉冲波形，循环若干个周期后，完成多个周期的PWM信号的输出。

在上述各技术方案的基础上，可选地，不同数组对中的第一数值不同，不同数组对中的第二数值不同，不同数组对中第二数值与第一数值的差值相同。具体地，第一数值可以是低电平翻转计数值，即指示PWM信号从低电平翻转为高电平；第二数值可以是高电平翻转计数值，即指示PWM信号从高电平翻转为低电平。当然也不限定于此，第一数值也可以是高电平翻转计数值，即指示PWM信号从高电平翻转为低电平；对应地，第二数值可以是低电平翻转计数值，即指示PWM信号从低电平翻转为高电平。如此，不同PWM生成模块104对应的数组对不同，则不同PWM生成模块104对应的第一数值和第二数值均不同，不同PWM生成模块104翻转输出电平的时刻也相应不同。对于采用多个PWM生成模块104的控制器，不同的PWM生成模块104输出的PWM信号即存在相位差。通过对多个数组对的设计，可以实现多个PWM信号按照固定相位差进行输出。并且，通过设置不同数组对中第二数值与第一数值的差值相同，则不同PWM信号为第二电平的时长相同，即不同PWM信号的占空比相同。由此，控制器实现了输出多个占空比相同、相位不同的PWM信号，由此来驱动不同的功率变换装置。

作为本实施例进一步的实施方案，在上述各技术方案的基础上，可选地，相邻两个数组对中的第一数值的差值与计数器模块的固定周期的比值为定值，以使对应的两个PWM信号的相位差为定值；其中，相邻两个数组对为所有数组对按照第一数值或第二数值大小顺序排列时相邻的两个数组对。

具体地，相邻两个数组对中的第一数值的差值与计数器模块的固定周期的比值为定值，相邻两个数组对中的第二数值的差值与计数器模块的固定周期的比值也为定值，因此对应的两个PWM信号的相位差与360°周期的比值也为定值，即对应的两个PWM信号的相位差为定值，从而实现每相邻两个PWM信号的相位差相同。其中，相邻两个PWM信号为相邻两个数组对对应的两个PWM信号。

示例性的，例如缓存器模块101中存储有三个数组对，三个数组对分别为A={a1，a2}，B={b1，b2}，C={c1，c2}，例如a1<a2<a3，b1<b2<b3，且a2-a1=b2-b1=c2-c1。固定周期例如为D1，则(b1-a1)/D1=(c1-b1)/D1。例如(b1-a1)/D1=1/3，则相邻两个PWM信号的相位差为定值120度；例如(b1-a1)/D1=1/2，则相邻两个PWM信号的相位差为定值180度；例如(b1-a1)/D1=1/6，则相邻两个PWM信号的相位差为定值60度。在其他一些实施方式中，缓存器模块101也可以存储有四个数组对，对应生成四路PWM信号。在其他的一些实施方式中，缓存器模块101也可以仅存储有一个数组对，对应生成一路PWM信号。

可选地，每一数组对中的第一数值固定不变，第二数值根据对应的第一数值和PWM信号的占空比确定；

或者，每一数组对中的第二数值固定不变，第一数值根据对应的第二数值和PWM信号的占空比确定。

具体地，PWM信号的占空比=（第二数值-第一数值）/固定周期，因此在第一数值和固定周期固定不变时，计算占空比与固定周期的乘积，加上第一数值即为第二数值。同理，在第二数值固定不变时，计算占空比与固定周期的乘积，再用第二数值减去乘积结果，即可得到第一数值。如此，在数组对确定后，在占空比改变时，就只需改变一个数值，减少了改写时间，提升了PWM信号的生成效率。

可选地，PWM生成模块104具体配置为当计数器模块105的计数值与比较值相等时，翻转输出的PWM信号的电平。

具体地，PWM生成模块104在判断计数器模块105的计数值与第一数值（比较值）相等时，翻转一次输出PWM信号的电平，在判断计数器模块105的计数值与第二数值（比较值）相等时，再翻转一次输出PWM信号的电平。如此，实现高低电平的输出，形成PWM脉冲信号。

示例性的，PWM生成模块104开始输出PWM信号时，PWM生成模块104默认输出第一电平的PWM信号，计数器模块105从0开始计数。当比较值为第一数值时，响应于PWM生成模块104判断计数器模块105输出的计数值与比较寄存器模块102中存储的比较值相等，PWM生成模块104翻转输出的信号的电平，输出第二电平的PWM信号，同时通过直接存储器访问模块103将比较寄存器模块102中存储的比较值改写为缓存器模块中所存储的数组对中的第二数值。PWM生成模块104持续输出第二电平的PWM信号，当PWM生成模块104判断计数器模块105输出的计数值与比较寄存器模块102中存储的比较值相等时，PWM生成模块104再次翻转输出的PWM信号的电平，输出第一电平的PWM信号，直至计数器模块105的计数值达到固定周期对应的数值，完成一个周期的PWM信号的输出。计数器模块105重新从0开始向上累加计数，如此循环，完成多个周期的PWM信号的输出。需要说明的是，根据数值对应的电平翻转信号类型的不同，第一电平可以是低电平，第二电平可以是高电平；或者，第一电平可以高电平，第二电平可以是低电平。

可选地，直接存储器访问模块103被配置为当计数器模块105的计数值与比较值相等时，将比较值改写为对应数组对中与比较值不同的另一数值。

具体地，PWM生成模块104在计数器模块105的计数值与比较值相等时，翻转一次电平，同时直接存储器访问模块103将比较值改写为对应数组对中与比较值不同的另一数值，由此便于PWM生成模块104将计数值与另一数值对比，从而在计数器模块105的计数值与另一数值相等时，再翻转一次电平。

示例性的，假设缓存器模块101中存储了三个数组对，每个数组对包括第一数值和第二数值。例如缓存器模块101中存储有三个数组对，三个数组对分别为第一数组对A={a1，a2}，第二数组对B={b1，b2}，第三数组对C={c1，c2}。其中，第一数组对与第一比较寄存器模块102、第一直接寄存器访问模块103以及第一PWM生成模块104对应，用于生成第一路PWM信号，在对比较值进行改写时，若比较值为第一数组对中的第一数值a1，则将比较值改写为第一数组对中的第二数值a2；若比较值为第一数组对中的第二数值a2，则将比较值改写为第一数组对中的a1；第二数组对与第二比较寄存器模块102、第二直接寄存器访问模块103以及第二PWM生成模块104对应，用于生成第二路PWM信号，在对比较值进行改写时，若比较值为第二数组对中的第一数值b1，则将比较值改写为第二数组对中的第二数值b2；若比较值为第二数组对中的第二数值b2，则将比较值改写为第二数组对中的b1；第三数组对与第三比较寄存器模块102、第三直接寄存器访问模块103以及第三PWM生成模块104对应，用于生成第三路PWM信号，在对比较值进行改写时若比较值为第三数组对中的第一数值c1，则将比较值改写为第三数组对中的第二数值c2；若比较值为第三数组对中的第二数值c2，则将比较值改写为第三数组对中的c1；其中第一路PWM信号、第二路PWM信号和第三路PWM信号中的每一个都可以包括一个PWM信号或两个互补的PWM信号。

第一比较寄存器模块102中存储的比较值默认为第一数值和第二数值中较小的值，例如第一数值小于第二数值，则默认存储的比较值为第一数值a1。当第一PWM生成模块104判断计数器模块105输出的计数值与第一比较寄存器模块102中存储的比较值a1相等时，第一PWM生成模块104翻转输出的信号的电平，例如输出第二电平的PWM信号。同时，第一PWM生成模块104对应的第一直接寄存器访问模块103根据第一数组对改写第一比较寄存器模块102中存储的比较值，将比较值改写为第二数值a2，第一PWM生成模块104持续输出第二电平的PWM信号。当第一PWM生成模块104判断计数器模块105输出的计数值与第一比较寄存器模块102中存储的比较值相等时，第一PWM生成模块104再次翻转输出的PWM信号的电平，输出第一电平的PWM信号。同时，第一直接存储器访问模块103将第二比较寄存器模块102中存储的比较值改写为第一数组对中与比较值不同的另一数值，例如改写为第一数值a1，便于第一PWM生成模块104进行下一周期的比较，便于第一PWM生成模块104生成下一周期的PWM信号。上述过程中，第二、第三PWM生成模块104持续输出第一电平的PWM信号。

进一步地，当第二PWM生成模块104判断计数器模块105输出的计数值与第二比较寄存器模块102中存储的比较值（第二数组对中的第一数值b1）相等时，第二PWM生成模块104翻转输出的信号的电平，例如输出第二电平的PWM信号。同时，第二PWM生成模块104对应的第二直接寄存器访问模块103根据第二数组对改写第二比较寄存器模块102中存储的比较值，将比较值改写为第二数组对中的另一数值（第二数组对中的第二数值b2），第二PWM生成模块104持续输出第二电平的PWM信号。当第二PWM生成模块104判断计数器模块105输出的计数值与第二比较寄存器模块102中存储的比较值相等时，第二PWM生成模块104再次翻转输出的PWM信号的电平，输出第一电平的PWM信号。同时，第二直接存储器访问模块103将第二比较寄存器模块102中存储的比较值改写为第二数组对中的第一数值b1，便于第二PWM生成模块104进行下一周期的比较，便于第二PWM生成模块104生成下一周期的PWM信号。上述过程中，第一、第三PWM生成模块104持续输出第一电平的PWM信号。

进一步地，当第三PWM生成模块104判断计数器模块105输出的计数值与第三比较寄存器模块102中存储的比较值（第三数组对中的第一数值c1）相等时，第三PWM生成模块104翻转输出的信号的电平，例如输出第二电平的PWM信号。同时，第三PWM生成模块104对应的第三直接寄存器访问模块103根据第三数组对改写第三比较寄存器模块102中存储的比较值，将比较值改写为第三数组对中的另一数值（第三数组对中的第二数值c2），第三PWM生成模块104持续输出第二电平的PWM信号。当第三PWM生成模块104判断计数器模块105输出的计数值与第三比较寄存器模块102中存储的比较值相等时，第三PWM生成模块104再次翻转输出的PWM信号的电平，输出第一电平的PWM信号。同时，第三直接存储器访问模块103将第三比较寄存器模块102中存储的比较值改写为第三数组对中的第一数值c1，便于第三PWM生成模块104进行下一周期的比较，便于第三PWM生成模块104生成下一周期的PWM信号。上述过程中，第一、第二PWM生成模块104持续输出第一电平的PWM信号。由此，实现了一个周期内的三路不同相位的PWM信号的输出。

图3是本发明实施例提供的又一种用于生成PWM信号的控制器的结构示意图，可选地，如图3所示，该控制器还包括信号处理模块106，信号处理模块106与缓存器模块101耦合，并且被配置为根据采集的功率变换器的功率信号参数确定PWM信号的占空比，以及根据PWM信号的占空比改写第一数值和/或第二数值。

其中，信号处理模块106实时或每隔预设时长周期性地采集功率变换器的功率信号参数，所述功率信号参数可以包括功率变换器的输入电压、输入电流、输出电压和输出电流中的一者或多者。信号处理模块106根据采集的功率信号参数以及期望的输出功率参数来计算期望的PWM信号的占空比，并且将该期望的PWM信号的占空比转化为对应的数组对，并将该数组对传输给缓存器模块101以更新其所存储的数组对。其中，期望的输出功率参数可以根据功率变换装置的带载情况和/或设计参数来确定。

具体地，若期望的PWM信号的占空比与当前输出的PWM信号的占空比不同，则信号处理模块106根据期望的输出功率参数（如参考电压、参考电流）来计算需要的PWM信号的占空比，并将该占空比转换为对应的数组对，从而改写或者更新缓存器模块101中存储的数组对。具体的改写或更新过程可以有不同的情形，例如，保持数组对的第一数值不变，根据计算出的PWM信号的占空比与第一数值改写对应的第二数值；或者，保持数组对中的第二数值不变，根据计算出的PWM信号的占空比与第二数值改写对应的第一数值；或者，根据计算出的PWM信号的占空比改写第一数值和第二数值。上述方式都能改变PWM信号的占空比，从而实现对功率变换装置的输出功率参数的调节。

示例性的，图4是本发明实施例提供的数组对与对应PWM信号的波形图，如图4所示，缓存器模块101中存储有三个数组对，三个数组对分别为第一数组对A={a1，a2}，第二数组对B={b1，b2}，第三数组对C={c1，c2}，且每个数组对中的第二数值固定不变，如图4所示，a2=200，b2=1000，c2=1800。第一PWM生成模块根据第一数组对生成第一PWM信号PWM_a，第二PWM生成模块根据第二数组对生成第二PWM信号PWM_b，第三PWM生成模块根据第三数组对生成第三PWM信号PWM_c。计数器的周期例如均为2400，在第一个周期内，第一数组对的第一数值a1例如为128，第二数组对的第一数值b1例如为928，第三数组对的第一数值c1例如为1728，则三个PWM信号的占空比均为3%。在第二个周期内，例如期望的PWM信号的占空比与当前输出的PWM信号的占空比不同，期望的PWM信号的占空比为6%，则根据固定不变的第二数值与期望的PWM信号的占空比对对应的第一数值进行改写。将第一数组对的第一数值a1’改写为56，第二数组对中的第一数值b1’改写为856，第三数组对中的第一数值c1’改写为1656。由此，通过改变每一路PWM生成模块对应的数组对中的数值，即可实现PWM信号的占空比的调节，而无需对每一路进行中断处理，降低对控制器的处理能力的要求，避免频繁中断引起的PWM信号波形丢失和相位错乱的问题，提升了PWM信号输出的准确度。

本实施例还提供了一种生成PWM信号的方法，该方法由上述任意实施方案提供的用于生成PWM信号的控制器执行。图5是本发明实施例提供的一种生成PWM信号方法的流程图，如图5所示，在生成一路PWM信号时，生成PWM信号的方法包括：

S201、PWM生成模块输出第一电平的PWM信号。

具体地，在PWM生成模块的引脚端口开始输出PWM信号时，初始化默认输出第一电平的PWM信号，第一电平例如为低电平，也可以为高电平，本实施例并不进行限定。

S202、计数器模块从0开始计数。

具体地，在PWM生成模块开始输出PWM信号的同时，计数器模块从0开始向上累加计数。因此，步骤S201与步骤S202为同时执行的步骤，并未存在先后顺序关系。

S203、PWM生成模块判断计数器模块的计数值是否与比较寄存器模块中的比较值相等；若是，执行步骤S204；若否，返回执行步骤S203。

S204、PWM生成模块翻转输出的PWM信号的电平。

具体地，PWM生成模块将计数器模块的计数值与比较寄存器存储的比较值进行对比，比较寄存器模块中存储的比较值默认为第一数值和第二数值中较小的值，例如第一数值小于第二数值，则默认存储的比较值为第一数值。当PWM生成模块判断计数器模块输出的计数值与比较寄存器模块中存储的比较值相等时，PWM生成模块翻转输出的信号的电平，例如输出第二电平的PWM信号。当PWM生成模块判断计数器模块输出的计数值未达到比较值时，持续进行判断，直至PWM生成模块判断计数器模块输出的计数值与比较寄存器模块中存储的比较值相等。

S205、直接存储器访问模块将比较值改写为对应数组对中与比较值不同的另一数值。

具体地，当PWM生成模块判断计数器模块输出的计数值与比较寄存器模块中存储的比较值相等时，直接寄存器访问模块根据对应的数组对改写比较值，例如将比较值改写为第二数值。因此，步骤S204与步骤S205可以同时执行。

S206、PWM生成模块判断计数器模块的计数值是否与比较寄存器模块中的比较值相等；若是，执行步骤S207；若否，返回执行步骤S206。

S207、PWM生成模块翻转输出的PWM信号的电平。

具体地，PWM生成模块持续输出第二电平的PWM信号，当PWM生成模块判断计数器模块输出的计数值与比较寄存器模块中存储的比较值相等时，PWM生成模块再次翻转输出的PWM信号的电平，输出第一电平的PWM信号。

S208、直接存储器访问模块将比较值改写为对应数组对中与比较值不同的另一数值。

具体地，当PWM生成模块判断计数器模块输出的计数值与比较寄存器模块中存储的比较值相等时，直接存储器访问模块将比较值改写为对应数组对中与比较值不同的另一数值，例如改写为第一数值。

S209、PWM生成模块判断计数器模块的计数值是否等于固定周期对应的数值，若是，返回执行步骤S202；若否，返回执行步骤S209。

具体地，PWM生成模块持续输出第一电平的PWM信号，直至计数器模块的计数值达到固定周期对应的数值，完成一个周期的PWM信号的输出。计数器模块重新从0开始向上累加计数，如此循环，完成多个周期的PWM信号的输出。

如此，完成一路PWM信号的生成，所有PWM生成模块例如均按照上述步骤生成PWM信号。并且，在PWM生成模块翻转输出信号的电平之后，通过采用直接存储器访问模块根据缓存器模块中的数组对直接对比较寄存器模块中的比较值进行改写，无需进行中断处理，节省了改写所用的时间，可以避免频繁中断引起的PWM信号波形丢失和相位错乱的问题，提升了PWM信号输出的准确度。

在另外一些实施方式中，控制器例如包括第一PWM生成模块、第二PWM生成模块、第三PWM生成模块、第一比较寄存器模块、第二比较寄存器模块、第三比较寄存器模块、第一直接存储器访问模块、第二直接存储器访问模块和第三直接存储器访问模块，缓存器模块中存储有第一数组对，第二数组对和第三数组对。

在生成三路PWM信号时，生成PWM信号的方法包括：

步骤e1、第一PWM生成模块、第二PWM生成模块和第三PWM生成模块输出第一电平的PWM信号。

步骤e2、计数器模块从0开始计数。

步骤e3、第一PWM生成模块判断计数器模块的计数值是否与第一比较寄存器模块的比较值相等；若是，执行步骤e4；若否，返回执行步骤e3。

步骤e4、第一PWM生成模块翻转输出的PWM信号的电平，即输出第二电平的PWM信号，第一直接存储器访问模块将第一比较寄存器模块的比较值改写为第一数组对中与比较值不同的另一数值。

步骤e5、第一PWM生成模块判断计数器模块的计数值是否与第一比较寄存器模块的比较值相等；若是，执行步骤e6；若否，返回执行步骤e5。

步骤e6、第一PWM生成模块翻转输出的PWM信号的电平，第一直接存储器访问模块将比较值改写为第一数组对中与比较值不同的另一数值。

步骤e7、第二PWM生成模块判断计数器模块的计数值是否与第二比较寄存器模块的比较值相等；若是，执行步骤e8；若否，返回执行步骤e7。

步骤e8、第二PWM生成模块翻转输出的PWM信号的电平。第二直接存储器访问模块将第二比较寄存器模块的比较值改写为第二数组对中与比较值不同的另一数值。

步骤e9、第二PWM生成模块判断计数器模块的计数值是否与第二比较寄存器模块的比较值相等；若是，执行步骤e10；若否，返回执行步骤e9。

步骤e10、第二PWM生成模块翻转输出的PWM信号的电平。第二直接存储器访问模块将第二比较寄存器模块的比较值改写为第二数组对中与比较值不同的另一数值。

步骤e11、第三PWM生成模块判断计数器模块的计数值是否与第三比较寄存器模块的比较值相等；若是，执行步骤e12；若否，返回执行步骤e11。

步骤e12、第三PWM生成模块翻转输出的PWM信号的电平，第三直接存储器访问模块将第三比较寄存器模块的比较值改写为第三数组对中与比较值不同的另一数值。

步骤e13、第三PWM生成模块判断计数器模块的计数值是否与第三比较寄存器模块的比较值相等；若是，执行步骤e14；若否，返回执行步骤e13。

步骤e14、第三PWM生成模块翻转输出的PWM信号的电平，第三直接存储器访问模块将第三比较寄存器模块的比较值改写为第三数组对中与比较值不同的另一数值。

步骤e15、信号处理模块根据采集的功率变换器的功率信号参数确定PWM信号的占空比，并判断是否需要修改占空比，若是，执行步骤e16；若否，执行步骤e17。

步骤e16、根据PWM信号的占空比改写第一数值和/或第二数值。

步骤e17、PWM生成模块判断计数器模块的计数值是否等于固定周期对应的数值，若是，返回执行步骤e2；若否，返回执行步骤e17。

如此，实现三个PWM信号的生成，且第一PWM生成模块生成的PWM信号与第二PWM生成模块生成的PWM信号的相位差为定值，第二PWM生成模块生成的PWM信号与第三PWM生成模块生成的PWM信号的相位差为定值。

本实施例还提供了一种功率变换装置，功率变换装置包括控制器和至少一开关管，控制器被配置为生成至少一PWM信号；开关管被配置为根据PWM信号周期性导通或关断以将输入电力变换为输出电力；控制器包括：缓存器模块、若干个比较寄存器模块、若干个直接存储器访问模块和若干个PWM生成模块；缓存器模块被配置为存储若干个数组对，每一数组对包括第一数值和第二数值；每一比较寄存器模块被配置为存储一比较值；每一直接存储器访问模块对应耦合至缓存器模块和比较寄存器模块，并且被配置为满足预设条件时根据数组对对比较值进行改写；每一PWM生成模块对应耦合至比较寄存器模块，并且被配置为根据比较值产生至少一PWM信号。

具体地，本实施例中的功率变换装置可以包括任意已知的DC-DC、DC-AC、DC-AC-DC等功率变换拓扑，典型的功率变换拓扑可以诸如是BUCK、BOOST、DAB、推挽等拓扑中的任意一种，该功率变换拓扑中包括至少一开关管，所述开关管可以是MOSFET或者IGBT功率器件。控制器可以为上述任意实施方案提供的用于生成PWM信号的控制器。控制器生成的PWM信号传输至开关管的控制极，使得开关管根据PWM信号导通或关断，从而控制功率变换装置的工作模式和/或输出功率。例如，对于双向功率变换装置，在充电模式下将外部电力转化为直流电对储能电池进行充电，在放电模式下将储能电池的电能转化为负载需要的直流或交流电力。通过控制PWM信号的占空比，即可控制功率变换装置的工作功率。对于包括有多个开关管的功率变换装置，可以启用多个对应的PWM生成模块，如上所述，多个PWM生成模块生成的PWM信号的相位不同，则功率变换装置输出电流的纹波小于任意一个PWM信号的纹波，有利于减小电流纹波，提高充电电源的质量。

示例性的，图6是本发明实施例提供的一种功率变换装置的结构示意图，参考图6，功率变换装置包括第一功率变换模块、第二功率变换模块、第三功率变换模块和控制器；第一功率变换模块、第二功率变换模块和第三功率变换模块并联；第一功率变换模块包括第一电感L1、第一开关管S1、第二开关管S2；第二功率变换模块包括第二电感L2、第三开关管S3、第四开关管S4；第三功率变换模块包括第三电感L3、第五开关管S5和第六开关管S6。控制器10分别与第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5和第六开关管S6的控制端连接。控制器10可以采用如本申请图2或图3中所描述的控制器来执行。

具体地，控制器10中的每一PWM生成模块分别用于驱动一个功率变换模块的开关管。每一PWM生成模块具有两个输出端口，分别输出两个互补的PWM信号，两个PWM信号分别用于驱动一个功率变换模块中的两个开关管，可以使得两个开关管的状态不同，其中一个开关管导通时，另一个开关管关断。

示例性的，控制器10例如包括第一PWM生成模块、第二PWM生成模块和第三PWM生成模块，第一PWM生成模块分别与第一开关管S1和第二开关管S2的控制端连接，第二PWM生成模块分别与第三开关管S3和第四开关管S4的控制端连接，第三PWM生成模块分别与第五开关管S5和第六开关管S6的控制端连接。

第一PWM生成模块输出第一PWM信号和第二PWM信号，第一PWM信号和第二PWM信号在任意时刻的电平相反。第一PWM信号控制第一开关管S1的导通和关断，第二PWM信号控制第二开关管S2的导通和关断，第一PWM信号控制第一开关管S1导通时，第二PWM信号控制第二开关管S2关断，为第一电感L1充电，第一电感L1储能；在第二PWM信号控制第一开关管S2关断时，第二PWM信号控制第二开关管S2导通，第一电感L1放电，为负载供电。同理，第二PWM生成模块控制第三开关管S3和第四开关管S4的导通和关断，实现第二电感L2的充电和放电。第三PWM生成模块控制第五开关管S5和第六开关管S6的导通和关断，实现第三电感L3的充电和放电。由于第一PWM生成模块、第二PWM生成模块和第三PWM生成模块产生的PWM信号的相位不同，则第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3的输出电压的相位不同，使得功率变换装置输出电流的纹波小于任意一相输出电流的纹波，提高输出电力的品质，且功率变换装置输出功率为三相电压的功率之和，提升了功率变换装置的功率密度。

需要说明的是，功率变换装置可以是双向功率变换装置，在一种实施方式中，第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3的第一端为第一输入端，第二开关管S2、第四开关管S4和第六开关管S6的第二端为功率变换装置的第一输出端。在另一种实施方式中，第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3的第一端为第一输出端，第二开关管S2、第四开关管S4和第六开关管S6的第二端为功率变换装置的第一输入端。

可选的，第一电感L1的第一端为功率变换装置的第一输入端，第一电感L1的第二端与第一开关管S1的第一端电连接，第一开关管S1的第二端为功率变换装置的第二输入端；第二开关管S2的第一端与第一电感L1的第二端电连接，第二开关管S2的第二端为功率变换装置的第一输出端；功率变换装置的第二输出端与其第二输入端连接。第二电感L2的第一端为功率变换装置的第一输入端，第二电感L2的第二端与第三开关管S3的第一端电连接，第三开关管S3的第二端为功率变换装置的第二输入端；第四开关管S4的第一端与第二电感L2的第二端电连接，第四开关管S4的第二端为功率变换装置的第一输出端。第三电感L3的第一端为功率变换装置的第一输入端，第三电感L3的第二端与第五开关管S5的第一端电连接，第五开关管S5的第二端为功率变换装置的第二输入端；第六开关管S6的第一端与第三电感L3的第二端电连接，第六开关管S6的第二端为功率变换装置的第一输出端。

可选地，如图6所示，功率变换装置还可以包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，第一电容C1连接于第一电感L1的第一端与第一开关管S1的第二端之间；第二电容C2连接于第二开关管S2的第二端与第一开关管S1的第二端之间；第三电容C3连接于第四开关管S4的第二端与第三开关管S3的第二端之间；第四电容C4连接于第六开关管S6的第二端与第五开关管S5的第二端之间。如此，可以抑制电压波动，去除杂波。

本实施例还提供了一种电源系统，图7是本发明实施例提供的一种电源系统的结构示意图，参考图7，电源系统包括第一电源模块100、第二电源模块200或负载、及上述任意实施方案提供的功率变换装置300，功率变换装置300分别连接第一电源模块100和第二电源模块200或负载，并且被配置为将第一电源模块100的输入电力变换为输出电力后提供给第二电源模块200或负载。

具体地，功率变换装置300可以实现单向供电。电源系统包括负载时，第一电源模块100通过功率变换装置300为负载供电。功率变换装置300还可以实现双向供电。电源系统包括第二电源模块200时，第一电源模块100通过功率变换装置300为第二电源模块200供电，或者第二电源模块200通过功率变换装置300为第一电源模块100供电。其中，第一电源模块100和第二电源模块200可以采用额定电压相同或不同的电池来构成。因电源系统包括上述任意实施方案提供的功率变换装置300，因此电源系统具备与上述任意实施方案提供的功率变换装置300相同的有益效果，此处不再赘述。

需要说明的是，图7中对电源系统包括第二电源模块200的情况进行示意，未示出包括负载的情况，但并不进行限定。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请中，对于相同或相似的术语概念、技术方案和/或应用场景描述，一般只在第一次出现时进行详细描述，后面再重复出现时，为了简洁，一般未再重复阐述，在理解本申请技术方案等内容时，对于在后未详细描述的相同或相似的术语概念、技术方案和/或应用场景描述等，可以参考其之前的相关详细描述。

在本申请中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本申请技术方案的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本申请记载的范围。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上的一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得功率变换装置或者电源系统执行本申请每个实施例的方法。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims

1.一种用于生成PWM信号的控制器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，还包括：

计数器模块，所述计数器模块被配置为按照固定周期向上累加计数；

3.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于，

不同数组对中的第一数值不同，不同数组对中的第二数值不同，不同数组对中第二数值与第一数值的差值相同。

4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，

相邻两个数组对中的第一数值的差值与所述计数器模块的固定周期的比值为定值，以使对应的两个PWM信号的相位差为定值；其中，相邻两个数组对为所有数组对按照第一数值或第二数值大小顺序排列时相邻的两个数组对。

5.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，

每一所述数组对中的第一数值固定不变，所述第二数值根据对应的第一数值和所述PWM信号的占空比确定；

6.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述PWM生成模块具体配置为当所述计数器模块的计数值与所述比较值相等时，翻转输出的PWM信号的电平。

7.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于，

所述直接存储器访问模块被配置为当所述计数器模块的计数值与所述比较值相等时，将所述比较值改写为对应数组对中与所述比较值不同的另一数值。

8.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，还包括：

9.一种功率变换装置，其特征在于，包括：

控制器，所述控制器被配置为生成至少一PWM信号；

所述控制器包括：

10.一种电源系统，其特征在于，包括：

第一电源模块；

第二电源模块或负载；

如权利要求9所述的功率变换装置，其分别连接所述第一电源模块和所述第二电源模块或负载，并且被配置为将所述第一电源模块的输入电力变换为输出电力后提供给所述第二电源模块或负载。