一种基于立即模式的电力电子变换器数字控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于立即模式的电力电子变换器数字控制方法，该方法包括纵向穿越预测方法和纵向穿越消除方法；纵向穿越预测方法为：读取当前采样周期和上一采样周期的调制信号，依据载波计数值确定比较值，根据当前采样周期和上一采样周期的调制信号分别与对应比较值的比较结果，预测是否将要发生纵向穿越现象；纵向穿越消除方法为：当预测到将要发生纵向穿越现象时，将当前采样周期的调制信号正常赋值给数字信号处理器中的寄存器，将上一采样周期的调制信号暂时赋值给数字信号处理器配置的增强型脉冲宽度调制外设中的寄存器，使调制信号正常翻转而修正调制信号。本发明专利技术减小计算延时，预测和消除纵向穿越现象，保证闭环控制稳定性和正确性。制稳定性和正确性。制稳定性和正确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于立即模式的电力电子变换器数字控制方法


[0001]本专利技术属于电力电子开关变换器数字控制
，具体涉及一种基于立即模式的电力电子变换器数字控制方法。

技术介绍

[0002]随着数字信号处理技术的不断发展，电力电子变换器的数字控制技术越来越受关注。数字信号处理器(DSP)能够实时快速地处理数字信号，广泛应用于电力电子变换器的数字控制领域。传统的规则采样方式基于DSP中的影子模式(shadowmode)实现，其信号采样和调制信号更新均在三角载波的峰值或/和谷值处实现，脉宽调制过程会引入包含一拍计算延时在内的数字延时，而数字延时的存在会降低电力电子变换器的闭环控制稳定性。将采样点移向调制信号更新点可以减小计算延时，但该方法会引入混叠并对开关纹波比较敏感；保持开关频率不变同时提高采样频率可以减小数字延时，但该方法会将开关纹波引入到控制环路中。应用DSP中的立即模式(immediatemode)同样可以实现规则采样，该模式下控制算法计算完成后调制信号将立即更新，能够有效减小计算延时。然而，由于立即模式下数据更新的位置不确定，调制信号与载波信号容易发生纵向穿越导致死区效应或脉冲丢失，进而导致系统振荡等问题。目前多篇文献提到将立即模式应用到电力电子变换器的数字控制中，有效降低了数字延时。但是，上述文献均未考虑到立即模式下可能发生的纵向穿越现象，这无疑影响了其在电力电子变换器数字控制中的应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种既降低延时，又解决纵向穿越现象的基于立即模式的电力电子变换器数字控制方法。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种基于立即模式的电力电子变换器数字控制方法，应用于立即模式下的数字信号处理器中以对电力电子变换器进行数字控制，所述基于立即模式的电力电子变换器数字控制方法包括纵向穿越预测方法和在预测到发生纵向穿越现象时执行的纵向穿越消除方法；
[0006]所述纵向穿越预测方法为：读取所述数字信号处理器中当前采样周期的调制信号、上一采样周期的调制信号，依据用于表示载波信号的载波计数值确定比较值，根据当前采样周期的调制信号、上一采样周期的调制信号分别与对应所述比较值的比较结果，预测是否将要发生纵向穿越现象；
[0007]所述纵向穿越消除方法为：当预测到将要发生纵向穿越现象时，将当前采样周期的调制信号正常赋值给所述数字信号处理器中的寄存器，将上一采样周期的调制信号暂时赋值给所述数字信号处理器配置的增强型脉冲宽度调制外设中的寄存器，使所述调制信号通过所述增强型脉冲宽度调制外设中的寄存器正常翻转而修正所述调制信号，从而更新所述调制信号。
[0008]所述纵向穿越预测方法包括以下步骤：
[0009]步骤1：读取上一采样周期的调制信号并存储到所述数字信号处理器中；
[0010]步骤2：在所述数字信号处理器中当前采样周期的调制信号更新后，读取当前采样周期的调制信号，并读取所述比较值；
[0011]步骤3：将上一采样周期的调制信号、当前采样周期的调制信号分别与对应所述比较值进行比较而获得比较结果，从而预测是否将要发生纵向穿越现象。
[0012]所述步骤3中，所述比较值包括用于与上一采样周期的调制信号进行比较的所述载波计数值和用于与当前采样周期的调制信号进行比较的载波计数微调值，根据读取所述载波计数值到更新所述调制信号的程序长度对所述载波计数值进行微调而得到所述载波计数微调值。
[0013]所述步骤3中，对于所述载波信号的下降沿，所述载波计数微调值＝所述载波计数值
‑
Δ，对于所述载波信号的上升沿，所述载波计数微调值＝所述载波计数值+Δ，其中Δ为依据读取所述载波计数值到更新所述调制信号的程序长度确定的调整值。
[0014]所述步骤3中，对于所述载波信号的下降沿，若满足上一采样周期的调制信号＜所述载波计数值和当前采样周期的调制信号＞所述载波计数微调值，则预测将要发生纵向穿越现象；对于所述载波信号的上升沿，若满足上一采样周期的调制信号＞所述载波计数值和当前采样周期的调制信号＜所述载波计数微调值，则预测将要发生纵向穿越现象。
[0015]所述纵向穿越消除方法包括以下步骤：
[0016]步骤a：配置所述增强型脉冲宽度调制外设中的寄存器的更新及翻转模式，使之与所述数字信号处理器中的寄存器的配置保持一致；
[0017]步骤b：当预测到将要发生纵向穿越现象时，将当前采样周期的调制信号正常赋值给所述数字信号处理器中的寄存器，将上一采样周期的调制信号暂时赋值给所述数字信号处理器配置的增强型脉冲宽度调制外设中的寄存器，使所述调制信号通过所述增强型脉冲宽度调制外设中的寄存器正常翻转而修正所述调制信号，从而更新所述调制信号；
[0018]步骤c：当前采样周期结束后，暂时屏蔽所述增强型脉冲宽度调制外设中的寄存器的功能并等待下一次纵向穿越现象到来。
[0019]由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术基于DSP的立即模式实现了规则采样，减小了数字控制带来的计算延时，且预测和消除了纵向穿越现象，保证了立即模式下电力电子变换器的闭环控制稳定性。在数字控制技术广泛应用的背景下，根据本专利技术提供的基于立即模式的数字控制方式，保证了数字采样PWM在电力电子变换器中应用的正确性。
附图说明
[0020]附图1为立即模式下数字采样PWM的闭环反馈电力电子变换器等效结构图。。
[0021]附图2为影子模式下的规则采样PWM。
[0022]附图3为立即模式下的规则采样PWM。
[0023]附图4为立即模式下的纵向穿越示意图。
[0024]附图5为立即模式下用于预测和消除纵向穿越现象的控制策略示意图。
[0025]附图6为立即模式下应用本专利技术提出的用于预测和消除纵向穿越现象的控制策略
前后进行数字采样的DC/AC逆变器输出波形的比较波形
[0026]附图7为控制参数变化时应用影子模式和本专利技术使用的立即模式进行数字采样的DC/AC逆变器输出波形的比较波形。
具体实施方式
[0027]下面结合附图所示的实施例对本专利技术作进一步描述。
[0028]实施例一：图1是立即模式下数字采样PWM的闭环反馈电力电子变换器等效结构图。其中，数字采样PWM基于立即模式。图1中ADC表示模数转换单元，表示参考信号。图2是影子模式下的规则采样PWM。图2中v
c
(t)表示周期为开关周期的三角载波，m
z
(t)表示阶梯状调制波信号，T
s
是采样周期，T
sw
是开关周期，y(t)表示占空比信号。信号采样在三角载波的峰值处完成，控制算法计算完成以后，调制信号于下一采样周期峰值处更新，该模式下计算延时为一个采样周期。图3是立即模式下的规则采样PWM。图3中v
c
(t)表示周期为开关周期的三角载波，m
z
(t)表示阶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于立即模式的电力电子变换器数字控制方法，应用于立即模式下的数字信号处理器中以对电力电子变换器进行数字控制，其特征在于：所述基于立即模式的电力电子变换器数字控制方法包括纵向穿越预测方法和在预测到发生纵向穿越现象时执行的纵向穿越消除方法；所述纵向穿越预测方法为：读取所述数字信号处理器中当前采样周期的调制信号、上一采样周期的调制信号，依据用于表示载波信号的载波计数值确定比较值，根据当前采样周期的调制信号、上一采样周期的调制信号分别与对应所述比较值的比较结果，预测是否将要发生纵向穿越现象；所述纵向穿越消除方法为：当预测到将要发生纵向穿越现象时，将当前采样周期的调制信号正常赋值给所述数字信号处理器中的寄存器，将上一采样周期的调制信号暂时赋值给所述数字信号处理器配置的增强型脉冲宽度调制外设中的寄存器，使所述调制信号通过所述增强型脉冲宽度调制外设中的寄存器正常翻转而修正所述调制信号，从而更新所述调制信号。2.根据权利要求1所述的一种基于立即模式的电力电子变换器数字控制方法，其特征在于：所述纵向穿越预测方法包括以下步骤：步骤1：读取上一采样周期的调制信号并存储到所述数字信号处理器中；步骤2：在所述数字信号处理器中当前采样周期的调制信号更新后，读取当前采样周期的调制信号，并读取所述比较值；步骤3：将上一采样周期的调制信号、当前采样周期的调制信号分别与对应所述比较值进行比较而获得比较结果，从而预测是否将要发生纵向穿越现象。3.根据权利要求2所述的一种基于立即模式的电力电子变换器数字控制方法，其特征在于：所述步骤3中，所述比较值包括用于与上一采样周期的调制信号进行比较的所述载波计数值和用于与当前采样周期的调制信号进行比较的载波计数微调值，根据读取所述载...

【专利技术属性】
技术研发人员：何远彬，吴圆圆，方刚，谢胜仁，曾维波，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：