一种0°~360°数字移相控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种0°～360°数字移相控制方法及系统，生成一对互补的第一参考波和第二参考波，二者的占空比和频率均相同；选择移相控制桥电路的其中一个桥臂作为超前桥臂，其余桥臂均作为滞后桥臂；将超前桥臂上开关管的控制信号与第一参考波对齐，将第一参考波或者第二参考波作为滞后桥臂上的开关管的初始控制信号，并对滞后桥臂的初始控制信号进行移相，生成滞后桥臂上所有开关管的控制信号，使得滞后桥臂相对于超前桥臂滞后设定的移相角度，移相角度的范围为0°～360°，从而完成0°～360°数字移相控制。本发明专利技术在容易出现问题的180°点和360°点能够实现非常平滑的切换，还可以非常方便的实现在任意角度移相的基础上，任意变化占空比，且不影响死区的生成。

【技术实现步骤摘要】
一种0°～360°数字移相控制方法及系统
本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种0°～360°数字移相控制方法及系统。
技术介绍
传统PWM控制方式通过调整脉冲宽度来实现控制，开关方式为硬开关，由于开关器件及与之相连的器件存在不可避免的寄生参数，使得通过开关器件的电压和电流不是纯方波，因此功率管在开关过程中会产生开关器件的电压电流波形交叠现象，从而产生开关损耗。而且随着频率的增加，开关损失在全部损失中所占比例也随之成正比增加。移相式PWM控制方式通过移动滞后桥臂的移相角来实现有效输出脉宽的变化，开关方式为软开关，能较好地克服传统PWM技术的缺点。它通过移相使全桥的四个开关轮流导通，在同一桥臂的两个开关管轮流导通过程中，利用变压器的漏感与开关管的输出寄生电容组成谐振腔，使电容上的电压以最快的速度放电，保证开关管处于零电压开关状态(ZVS)，从而避免了开关工作过程中电压电流的重叠，实现超前臂的零电压开关和滞后臂的零电流开关，减小功率损耗，减少了器件开关过程中产生的电磁干扰，为变换器装置提高开关频率和效率降低尺寸及重量提供了良好的条件。对于单个移相全桥来说，一般只需要移相0°～180°即可实现所需要的功能。但是对于存在多个全桥的电路，如果控制上需要每个全桥内部都实现0°～180°的移相控制，同时在全桥之间还要设置一定的移相角度来实现错位同步，那对于除了作为基准的全桥之外的其他全桥，其内部移相角无疑要大于180°。而目前的移相控制算法，由于产生机制的问题，大多数不能跨越180°这个界限，导致在需要大于180°移相的时候无能为力。甚至在某些场合，需要在移相的同时改变占空比，这会给目前大多数的移相算法带来非常复杂的算法处理，甚至不能实现。由于移相控制的软开关特性，其开关损耗大大降低，所以通常为了减小装置体积和重量，增加装置紧凑型和功率密度，开关频率会被提高，通常要达到几十kHz到几百kHz，这也就意味着其开关周期非常小，一般为几十到几百us级。而周期越短，实现小角度的精确微调越难，单位角度的移相时间要到ns级。
技术实现思路
针对目前多数移相控制算法只能实现0°～180°范围内的移相，且不能随意调整占空比，或者很难实现占空比的调整的问题，本专利技术提出一种0°～360°数字移相控制方法及系统，其在容易出现问题的180°点和360°点能够实现非常平滑的切换，还可以非常方便的实现在任意角度移相的基础上，任意变化占空比，且不影响死区的生成。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种0°～360°数字移相控制方法，包括：生成一对互补的第一参考波和第二参考波，二者的占空比和频率均相同；选择移相控制桥电路的其中一个桥臂作为超前桥臂，其余桥臂均作为滞后桥臂；将超前桥臂上开关管的控制信号与第一参考波对齐，将第一参考波或者第二参考波作为滞后桥臂上的开关管的初始控制信号，并对滞后桥臂的初始控制信号进行移相，生成滞后桥臂上所有开关管的控制信号，使得滞后桥臂相对于超前桥臂滞后设定的移相角度，移相角度的范围为0°～360°，从而完成0°～360°数字移相控制。优选地，当移相角度的范围为0°～180°时，记移相角度为α，超前桥臂的控制信号不变，将第一参考波作为滞后桥臂上的开关管的初始控制信号，且将第一参考波向后移相α，生成滞后桥臂上所有开关管的控制信号，当采用FPGA实现时，分别将第一参考波的上升沿和下降沿向后延迟角度α，所对应的移相时间为(α/360)*T，其中T为第一参考波的周期。优选地，当移相角度的范围为180°～360°时，记移相角度为β，超前桥臂的控制信号不变，将第二参考波作为滞后桥臂上的开关管的初始控制信号，且将第二参考波的向后移相β-180，生成滞后桥臂上所有开关管的控制信号，当采用FPGA实现时，分别将第二参考波的上升沿和下降沿向后延迟角度β-180，所对应的移相时间为(β-180)/360*T，其中T为第二参考波的周期。优选地，所述的一种0°～360°数字移相控制方法，还包括生成所需要的占空比，具体包括：设定开关管控制信号的初始占空比为D，高电平时间为N；判断占空比的调整需求；对超前桥臂和滞后桥臂上所有开关管的控制信号的波形的上升沿进行移相，使得新生成的控制信号的占空比为(N±t)/T，且(N±t)<T/2，其中t为改变占空比移相时间，T为参考波周期。优选地，所述的一种0°～360°数字移相控制方法，当判断出需要减小占空比时，对已生成的超前桥臂和滞后桥臂上所有开关管的控制信号的波形的上升沿进行向后移相，使得新生成的控制信号的占空比为(N-t)/T，其中t为改变占空比移相时间，T为参考波周期；当判断出需要增大占空比时，对已生成的超前桥臂和滞后桥臂上所有开关管的控制信号的波形的上升沿进行向前移相，使得新生成的控制信号的占空比为(N+t)/T，其中t为改变占空比移相时间，T为参考波周期。优选地，所述的一种0°～360°数字移相控制方法，还包括生成所需要的死区，具体包括：将超前桥臂和滞后桥臂上所有开关管的控制信号的波形的上升沿后移t+tdead，且(t+tdead)＜T/2，其中tdead为生成死区移相时间，T为参考波周期。优选地，所述的一种0°～360°数字移相控制方法，其特征在于：还包括生成所需要的死区，具体包括：优选地，将超前桥臂和滞后桥臂上所有开关管的控制信号的波形的上升沿后移tdead，tdead＜T/2，其中tdead为生成死区移相时间，T为参考波周期。一种0°～360°数字移相控制系统，其特征在于，包括：参考波生产模块：用于生成一对互补的第一参考波和第二参考波，二者的占空比和频率均相同；超前桥臂和滞后桥臂设定模块：用于选择移相控制桥电路的其中一个桥臂作为超前桥臂，其余桥臂均作为滞后桥臂；0°～360°数字移相控制控制模块：将超前桥臂上开关管的控制信号与第一参考波对齐，将第一参考波或者第二参考波作为滞后桥臂上的开关管的控制信号，并对滞后桥臂的控制信号进行移相，生成滞后桥臂上所有开关管的控制信号，使得滞后桥臂相对于超前桥臂滞后设定的移相角度，移相角度的范围为0°～360°，从而完成0°～360°数字移相控制。优选地，所述的一种0°～360°数字移相控制系统，还包括占空比生成模块，所述占空比生成模块具体包括：设定开关管控制信号的初始占空比为D，高电平时间为N；判断占空比的调整需求；对超前桥臂和滞后桥臂上所有开关管的控制波的上升沿进行移相，使得新生成的控制信号的占空比为(N±t)/T，且(N±t)<T/2，其中t为改变占空比移相时间，T为参考波周期。优选地，所述的一种0°～360°数字移相控制系统，还包括死区生产模块，所述死区生产模块具体包括：将权利要求8中已生成的超前桥臂和滞后桥臂上所有开关管的控制波形的上升沿后移tdead，tdead＜T/2，其中tdead为生成死区移相时间，T为参考波周期；或者将权利要求9中新生成的超前桥臂和滞后桥臂上所有开关管的控制波形的上升沿后移t+tdead，且(t+tdead)＜T/2，其中tdead为生成死区移相时间，T为参考波周期。本专利技术的有益效果：(1)能够实现0°～360°的全范围移相，且调整过程平滑，调整精度高；(2)能够在移相的基础上实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种0°～360°数字移相控制方法，其特征在于，包括：生成一对互补的第一参考波和第二参考波，二者的占空比和频率均相同；选择移相控制桥电路的其中一个桥臂作为超前桥臂，其余桥臂均作为滞后桥臂；将超前桥臂上开关管的控制信号与第一参考波对齐，将第一参考波或者第二参考波作为滞后桥臂上的开关管的初始控制信号，并对滞后桥臂的初始控制信号进行移相，生成滞后桥臂上所有开关管的控制信号，使得滞后桥臂相对于超前桥臂滞后设定的移相角度，移相角度的范围为0°～360°，从而完成0°～360°数字移相控制。

【技术特征摘要】
1.一种0°～360°数字移相控制方法，其特征在于，包括：生成一对互补的第一参考波和第二参考波，二者的占空比和频率均相同；选择移相控制桥电路的其中一个桥臂作为超前桥臂，其余桥臂均作为滞后桥臂；将超前桥臂上开关管的控制信号与第一参考波对齐，将第一参考波或者第二参考波作为滞后桥臂上的开关管的初始控制信号，并对滞后桥臂的初始控制信号进行移相，生成滞后桥臂上所有开关管的控制信号，使得滞后桥臂相对于超前桥臂滞后设定的移相角度，移相角度的范围为0°～360°，从而完成0°～360°数字移相控制。2.根据权利要求1所述的一种0°～360°数字移相控制方法，其特征在于：当移相角度的范围为0°～180°时，记移相角度为α，超前桥臂的控制信号不变，将第一参考波作为滞后桥臂上的开关管的初始控制信号，且将第一参考波向后移相α，生成滞后桥臂上所有开关管的控制信号，当采用FPGA实现时，分别将第一参考波的上升沿和下降沿向后延迟角度α，所对应的移相时间为(α/360)*T，其中T为第一参考波的周期。3.根据权利要求2所述的一种0°～360°数字移相控制方法，其特征在于，当移相角度的范围为180°～360°时，记移相角度为β，超前桥臂的控制信号不变，将第二参考波作为滞后桥臂上的开关管的初始控制信号，且将第二参考波的向后移相β-180，生成滞后桥臂上所有开关管的控制信号，当采用FPGA实现时，分别将第二参考波的上升沿和下降沿向后延迟角度β-180，所对应的移相时间为(β-180)/360*T，其中T为第二参考波的周期。4.根据权利要求2所述的一种0°～360°数字移相控制方法，其特征在于，还包括生成所需要的占空比，具体包括：设定开关管控制信号的初始占空比为D，高电平时间为N；判断占空比的调整需求；对超前桥臂和滞后桥臂上所有开关管的控制信号的波形的上升沿进行移相，使得新生成的控制信号的占空比为(N±t)/T，且(N±t)<T/2，其中t为改变占空比移相时间，T为参考波周期。5.根据权利要求4所述的一种0°～360°数字移相控制方法，其特征在于：当判断出需要减小占空比时，对已生成的超前桥臂和滞后桥臂上所有开关管的控制信号的波形的上升沿进行向后移相，使得新生成的控制信号的占空比为(N-t)/T，其中t为改变占空比移相时间，T为参考波周期；当判断出需要增大占空比时，对已生成的超前桥臂和滞后桥臂上所有开关管的控制信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志刚，范镇淇，侯凯，王后生，冯世宁，刘建平，徐建松，辛甜，梁帅奇，王小红，郑玉平，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国网辽宁省电力有限公司，国家电网公司，南京南瑞集团公司，国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32