PWM信号生成方法、单相PWM信号生成模块及三相PWM信号生成模块技术

本发明专利技术实施例提供PWM信号生成方法、单相PWM信号生成模块及三相PWM信号生成模块，用于控制上功率管和下功率管。该方法包括：接收外部同步信号；基于外部同步信号，按照PWM信号生成的工作时钟周期输出同步信号；基于同步信号来生成三角波的半周期信号和三角波实时计数值；接收载波数据；基于工作时钟周期、上功率管和下功率管的死区时间及半周期信号来对载波数据进行处理，以得到处理后的载波数据；每个工作时钟周期，将处理后的载波数据与三角波实时计数值进行比较，以生成上功率管PWM信号和下功率管PWM信号；接收使能信号；及基于使能信号来输出上功率管PWM信号和下功率管PWM信号。从而能提高控制的灵活性和准确性。从而能提高控制的灵活性和准确性。从而能提高控制的灵活性和准确性。

【技术实现步骤摘要】
PWM信号生成方法、单相PWM信号生成模块及三相PWM信号生成模块


[0001]本专利技术实施例涉及风电
，尤其涉及一种PWM信号生成方法、单相PWM信号生成模块及三相PWM信号生成模块。

技术介绍

[0002]随着煤炭、石油等能源的逐渐枯竭，人类越来越重视可再生能源的利用。风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到世界各国的重视。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。风力发电是指利用风力发电机把风的动能转换为电能。
[0003]随着科技的不断发展，人类对能源的要求越来越多，传统能源碳排放导致气候问题越来越严重，风电作为具有清洁、可再生等优势的新能源，越来越多的应用到整个电力系统中，其占比也在不断提升。风力发电机高效率运行对风力发电系统至关重要，其中核心部件变流器在风机能量转换中有着十分重要的地位，直接关系到机械能转换成电能的效率，变流器功率转换的直接控制输出信号为PWM(Pulse Width Modulation)信号，底层硬件生成PWM信号的控制准确度、稳定性对控制有着十分重要的作用。
[0004]现有PWM信号生成方法，以调用通用微处理器的PWM功能模块的方法来生成PWM信号为主，虽然其使用方便，配置的工作模式也多样化，但是其灵活性、可控制性等并不是很理想。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例的目的在于提供一种PWM信号生成方法、单相PWM信号生成模块及三相PWM信号生成模块，能够提高控制的灵活性和准确性。
[0006]本专利技术实施例的一个方面提供一种PWM信号生成方法，用于控制上功率管和下功率管。所述方法包括：接收外部同步信号；基于所述外部同步信号，按照PWM信号生成的工作时钟周期输出同步信号；基于所述同步信号来生成三角波的半周期信号和三角波实时计数值；接收载波数据；基于所述工作时钟周期、所述上功率管和所述下功率管的死区时间及所述半周期信号来对所述载波数据进行处理，以得到处理后的载波数据；每个所述工作时钟周期，将所述处理后的载波数据与所述三角波实时计数值进行比较，以生成上功率管PWM信号和下功率管PWM信号；接收使能信号；以及基于所述使能信号来输出所述上功率管PWM信号和所述下功率管PWM信号。
[0007]本专利技术实施例的另一个方面还提供一种单相PWM信号生成模块，用于控制上功率管和下功率管。所述单相PWM信号生成模块包括同步控制器、三角波生成模块、载波处理模块、比较模块及使能控制模块。所述同步控制器用于接收外部同步信号，并按照PWM信号生成的工作时钟周期输出同步信号。所述三角波生成模块用于基于所述同步信号来生成三角波的半周期信号和三角波实时计数值。所述载波处理模块用于接收载波数据，并基于所述
工作时钟周期、所述上功率管和所述下功率管的死区时间及所述半周期信号来对所述载波数据进行处理，以得到处理后的载波数据。所述比较模块用于每个所述工作时钟周期，将所述处理后的载波数据与所述三角波实时计数值进行比较，以生成上功率管PWM信号和下功率管PWM信号。所述使能控制模块用于接收使能信号，并基于所述使能信号来输出所述上功率管PWM信号和所述下功率管PWM信号。
[0008]本专利技术实施例的又一个方面还提供一种三相PWM信号生成模块，应用于风力发电机变流器，所述变流器包括A相上功率管和A相下功率管、B相上功率管和B相下功率管、及C相上功率管和C相下功率管。所述三相PWM信号生成模块包括A相PWM信号生成模块、B相PWM信号生成模块和C相PWM信号生成模块，所述A相PWM信号生成模块、所述B相PWM信号生成模块和所述C相PWM信号生成模块包括如上所述的单相PWM信号生成模块，其中，所述A相PWM信号生成模块、所述B相PWM信号生成模块和所述C相PWM信号生成模块用于接收三相所述载波数据、所述外部同步信号及所述使能信号，并分别输出A相所述上功率管PWM信号和A相所述下功率管PWM信号、B相所述上功率管PWM信号和B相所述下功率管PWM信号、及C相所述上功率管PWM信号和C相所述下功率管PWM信号。
[0009]本专利技术实施例的PWM信号生成方法、单相PWM信号生成模块及三相PWM信号生成模块能够产生变流器中对功率器件控制的PWM信号，使变流器功率转换的控制指令能够被更准确、更好地执行，控制灵活、准确、母线电压利用率高。
附图说明
[0010]图1为本专利技术一个实施例的单相PWM信号生成模块的示意性框图；
[0011]图2为本专利技术一个实施例的单相PWM信号生成模块生成的上功率管PWM信号和下功率管PWM信号的波形示意图；
[0012]图3为本专利技术一个实施例的单相PWM信号生成模块生成的上功率管PWM信号和下功率管PWM信号的波形细节图；
[0013]图4为本专利技术一个实施例的三相PWM信号生成模块的示意性框图；
[0014]图5为本专利技术一个实施例的PWM信号生成方法的流程图。
具体实施方式
[0015]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例并不代表与本专利技术相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置的例子。
[0016]在本专利技术实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。除非另作定义，本专利技术实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者
“
包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0017]图1揭示了本专利技术一个实施例的单相PWM信号生成模块10的示意性框图。本专利技术一个实施例的单相PWM信号生成模块10可以用来控制上功率管(未图示)和下功率管(未图示)，例如可以用来控制风力发电机变流器中的单个桥臂的上功率管和下功率管。本专利技术实施例的单相PWM信号生成模块10的时钟频率例如可以设置为50本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PWM信号生成方法，用于控制上功率管和下功率管，其特征在于：所述方法包括：接收外部同步信号；基于所述外部同步信号，按照PWM信号生成的工作时钟周期输出同步信号；基于所述同步信号来生成三角波的半周期信号和三角波实时计数值；接收载波数据；基于所述工作时钟周期、所述上功率管和所述下功率管的死区时间及所述半周期信号来对所述载波数据进行处理，以得到处理后的载波数据；每个所述工作时钟周期，将所述处理后的载波数据与所述三角波实时计数值进行比较，以生成上功率管PWM信号和下功率管PWM信号；接收使能信号；以及基于所述使能信号来输出所述上功率管PWM信号和所述下功率管PWM信号。2.如权利要求1所述的生成方法，其特征在于：所述基于所述工作时钟周期、所述上功率管和所述下功率管的死区时间及所述半周期信号来对所述载波数据进行处理，以得到处理后的载波数据包括：基于所述工作时钟周期及所述死区时间来对所述载波数据进行调整，以得到调整后的载波数据；将所述死区时间加入到所述调整后的载波数据中，以得到死区加入后的载波数据；及基于所述半周期信号来更新所述死区加入后的载波数据，以得到更新后的载波数据，所述处理后的载波数据包括所述更新后的载波数据。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述基于所述工作时钟周期及所述死区时间来对所述载波数据进行调整，以得到调整后的载波数据包括：将所述载波数据分别与三角波的半周期值和所述死区时间之间的差值以及所述死区时间进行比较，其中，所述三角波的半周期值为所述工作时钟周期的一半；及基于所述载波数据分别与所述差值和所述死区时间的比较结果来对所述载波数据进行调整。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述基于所述载波数据分别与所述差值和所述死区时间的比较结果来对所述载波数据进行调整包括：在所述载波数据大于所述三角波的半周期值和所述死区时间之间的所述差值时，则将所述载波数据重新赋值为所述差值；在所述载波数据小于所述死区时间时，则将所述载波数据重新赋值为所述死区时间；及否则的话，则对所述载波数据不做调整。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述将所述死区时间加入到所述调整后的载波数据中，以得到死区加入后的载波数据包括：基于所述死区时间和所述调整后的载波数据来计算所述上功率管和所述下功率管的边沿时间点，以分别得到前半周期上功率管值、前半周期下功率管值、后半周期上功率管值和后半周期下功率管值，所述死区加入后的载波数据包括所述前半周期上功率管值、所述前半周期下功率管值、所述后半周期上功率管值和所述后半周期下功率管值，其中，所述前半周期上功率管值等于所述调整后的载波数据，所述前半周期下功率管
值等于所述调整后的载波数据加上所述死区时间，所述后半周期上功率管值等于所述调整后的载波数据减去所述死区时间，及所述后半周期下功率管值等于所述调整后的载波数据。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述基于所述半周期信号来更新所述死区加入后的载波数据，以得到更新后的载波数据包括：在所述半周期信号的电平切换位置分别给定所述前半周期上功率管值、所述前半周期下功率管值、所述后半周期上功率管值和所述后半周期下功率管值，以分别得到在所述半周期信号从第一电平切换到第二电平位置时的上功率管比较寄存器当前值和下功率管比较寄存器当前值、以及在所述半周期信号从第二电平切换到第一电平位置时的上功率管比较寄存器当前值和下功率管比较寄存器当前值，所述更新后的载波数据包括在所述半周期信号从第一电平切换到第二电平位置时的上功率管比较寄存器当前值和下功率管比较寄存器当前值、以及在所述半周期信号从第二电平切换到第一电平位置时的上功率管比较寄存器当前值和下功率管比较寄存器当前值，其中，在所述半周期信号从第一电平切换到第二电平位置时的所述上功率管比较寄存器当前值和所述下功率管比较寄存器当前值分别等于所述前半周期上功率管值和所述前半周期下功率管值，及在所述半周期信号从第二电平切换到第一电平位置时的上功率管比较寄存器当前值和下功率管比较寄存器当前值分别等于所述后半周期上功率管值和所述后半周期下功率管值。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述每个所述工作时钟周期，将所述处理后的载波数据与所述三角波实时计数值进行比较，以生成上功率管PWM信号和下功率管PWM信号包括：每个所述工作时钟周期，将所述上功率管比较寄存器当前值和所述下功率管比较寄存器当前值分别与所述三角波实时计数值进行比较；及基于所述上功率管比较寄存器当前值和所述下功率管比较寄存器当前值分别与所述三角波实时计数值的比较结果来生成所述上功率管PWM信号和所述下功率管PWM信号。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法应用于风力发电机变流器，所述载波数据包括三相载波数据，所述上功率管PWM信号包括三相上功率管PWM信号，及所述下功率管PWM信号包括三相下功率管PWM信号。9.一种单相PWM信号生成模块，用于控制上功率管和下功率管，其特征在于：所述模块包括：同步控制器，其用于接收外部同步信号，并按照PWM信号生成的工作时钟周期输出同步信号；三角波生成模块，其用于基于所述同步信号来生成三角波的半周期信号和三角波实...

【专利技术属性】
技术研发人员：付厚，刘嘉明，张鲁华，方杭杭，王江桥，李爽，吴立建，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：