本申请实施例提供了一种用于减小PWM采样误差的方法、装置及系统，通过加入低阶滤波器将随机出现的正负采样误差转换为固定出现的正负采样误差，正负大小相近可以自行抵消，从而削弱采样误差给系统带来的影响，通过合理选取滤波器的时间常数最终达到在较小采样率等硬件条件限制下提高采样精度的目的。本申请方案成本低，设计简单，易于实现，仅需要在硬件电路上添加简单的低阶滤波器(如RC滤波器等)即可，无需成本较高的高速率采样通道，特别适合那些硬件条件不够高(如采样速率较低)但又需要减小采样误差影响的场合，例如可适用于电机控制、硬件在环仿真等电力电子应用场景。硬件在环仿真等电力电子应用场景。硬件在环仿真等电力电子应用场景。
【技术实现步骤摘要】
一种用于减小PWM采样误差的方法、装置及系统
[0001]本申请涉及电力电子
，尤其涉及一种用于减小PWM采样误差的方法、装置及系统。
技术介绍
[0002]PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)的基本原理是通过对逆变电路开关器件的通断进行控制，在输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需的波形。
[0003]当对PWM信号进行采样时，因为采样装置在采样步长区间内是不采样的，所以采样装置无法判定采样步长区间内PWM信号的值，若PWM信号的上升/下降沿恰好位于采样步长区间内，则采样装置的采样过程就会出现误差，这种误差可称为采样误差，采样误差在PWM信号的上升/下降沿出现，但误差大小随机通常无法预知。
[0004]受制于采样率，离散控制系统通常都存在固有的采样误差，从而影响了系统的精度，而PWM信号往往是整个系统中频率最高的部分，对采样误差最为敏感、受采样误差影响最为显著。以电机控制器为例，电机控制器是电动汽车的核心电力电子部件，它通过PWM将直流电压转换为交流电压以驱动电机旋转，电机控制器转换后的交流PWM电压，其采样精度对于电机控制算法、硬件在环仿真等非常关键，直接影响到系统的性能。
[0005]在现有技术中，已存在一些减小PWM采样误差的方案，其中一种方案是使用高精度高采样率的数字芯片。然而专利技术人发现，该方案虽然可以在一定程度上解决问题，但是一方面增加了成本，另一方面也并非所有应用场合均具有高速采样的条件。
[0006]现有技术中另一种方案是采用PWM次周期平均法，即在采样误差出现的PWM上升/下降沿处，用更高速的采样进行积分，然后求取平均值。然而专利技术人发现，此方案虽然能够获取PWM周期内等效的平均电压，但等效的精度仍然受制于高速采样的速率，换句话说，这种通过依赖高速采样能力来减小PWM采样误差的方案，并没有真正有效地削弱PWM采样误差的影响，而只是通过提升硬件水平以减小其影响，而在一些硬件条件受限、采样率较低的场合，其采样误差仍然较大，依然难以满足高精度PWM采样的需要。
技术实现思路
[0007]本申请提供一种用于减小PWM采样误差的方法、装置及系统，以解决在硬件条件受限、采样率较低等场合下无法提高PWM采样精度的问题。
[0008]根据本申请实施例的第一方面，提供一种用于减小PWM采样误差的方法，所述方法用于PWM采样系统，所述PWM采样系统包括PWM信号发出设备和PWM信号采样设备；
[0009]所述PWM采样系统还包括低阶滤波器，所述PWM信号发出设备发出的PWM信号经所述低阶滤波器后输入所述PWM信号采样设备，所述低阶滤波器用于通过平滑PWM信号在上升沿及下降沿的斜率使一个PWM周期内随机出现的正负采样误差转化为固定出现的正负采样误差并相互抵消；
[0010]针对PWM信号上升沿或下降沿，所述方法包括：
[0011]获取采样周期及采样点数，其中所述采样点数为滤波后的信号从阶跃发生时到与滤波前的信号相一致的稳态时的时段内所包含的采样点的数量；
[0012]获取畸变误差，其中所述畸变误差是因在PWM信号发出设备和PWM信号采样设备之间加入所述低阶滤波器而带来的幅值及相位偏差，所述畸变误差用所述采样周期及所述低阶滤波器的时间常数来表示；
[0013]获取采样误差，其中所述采样误差用所述采样周期、所述采样点数及所述时间常数来表示；
[0014]根据所述畸变误差与所述采样误差之和获取总误差；
[0015]根据所述总误差获取目标时间常数，其中所述目标时间常数是使所述总误差最小的时间常数；
[0016]根据所述目标时间常数配置所述低阶滤波器。
[0017]可选的，获取畸变误差，包括：
[0018]根据
[0019][0020]获取畸变误差u
err_LPF
，其中T
s
为所述采样周期，τ为所述低阶滤波器的时间常数。
[0021]可选的，获取采样误差，包括：
[0022]根据
[0023][0024]获取相对于信号零位的采样误差u
err_sam0
，其中T
s
为所述采样周期，τ为所述低阶滤波器的时间常数，所述采样点数等于n+1；
[0025]根据
[0026][0027]获取采样误差u
err_sam
。
[0028]可选的，根据所述畸变误差与所述采样误差之和获取总误差，包括：
[0029]根据
[0030][0031]获取总误差u
err_all
，其中T
s
为所述采样周期，τ为所述低阶滤波器的时间常数，所述采样点数等于n+1。
[0032]可选的，针对PWM信号上升沿或下降沿，所述方法还包括：
[0033]根据当前采样率获取旧误差，其中所述旧误差为所述PWM采样系统不使用所述低阶滤波器时的最大采样误差；
[0034]判断最小的总误差与所述旧误差的大小关系；
[0035]根据所述大小关系确定是否使用所述低阶滤波器。
[0036]根据本申请实施例的第二方面，提供一种用于减小PWM采样误差的装置，所述装置包括低阶滤波器，PWM信号发出设备发出的PWM信号经所述低阶滤波器后输入PWM信号采样设备，所述低阶滤波器用于通过平滑PWM信号在上升沿及下降沿的斜率使一个PWM周期内随机出现的正负采样误差转化为固定出现的正负采样误差并相互抵消；
[0037]其中，针对PWM信号上升沿或下降沿，所述低阶滤波器的时间常数通过如下方式确定：
[0038]获取采样周期及采样点数，其中所述采样点数为滤波后的信号从阶跃发生时到与滤波前的信号相一致的稳态时的时段内所包含的采样点的数量；
[0039]获取畸变误差，其中所述畸变误差是因在PWM信号发出设备和PWM信号采样设备之间加入所述低阶滤波器而带来的幅值及相位偏差，所述畸变误差用所述采样周期及所述低阶滤波器的时间常数来表示；
[0040]获取采样误差，其中所述采样误差用所述采样周期、所述采样点数及所述时间常数来表示；
[0041]根据所述畸变误差与所述采样误差之和获取总误差；
[0042]根据所述总误差获取目标时间常数以作为所述低阶滤波器的时间常数，其中所述目标时间常数是使所述总误差最小的时间常数。
[0043]可选的，获取畸变误差，包括：
[0044]根据
[0045][0046]获取畸变误差u
err_LPF
，其中T
s
为所述采样周期，τ为所述低阶滤波器的时间常数。
[0047]可选的，获取采样误差，包括：
[0048]根据
[0049][0050]获取相对于信号零位的采样误差u
err_sam0
，其中T
s
为所述采样周期，τ为所述低阶滤波器本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于减小PWM采样误差的方法，所述方法用于PWM采样系统，所述PWM采样系统包括PWM信号发出设备和PWM信号采样设备，其特征在于：所述PWM采样系统还包括低阶滤波器，所述PWM信号发出设备发出的PWM信号经所述低阶滤波器后输入所述PWM信号采样设备，所述低阶滤波器用于通过平滑PWM信号在上升沿及下降沿的斜率使一个PWM周期内随机出现的正负采样误差转化为固定出现的正负采样误差并相互抵消；针对PWM信号上升沿或下降沿，所述方法包括：获取采样周期及采样点数，其中所述采样点数为滤波后的信号从阶跃发生时到与滤波前的信号相一致的稳态时的时段内所包含的采样点的数量；获取畸变误差，其中所述畸变误差是因在PWM信号发出设备和PWM信号采样设备之间加入所述低阶滤波器而带来的幅值及相位偏差，所述畸变误差用所述采样周期及所述低阶滤波器的时间常数来表示；获取采样误差，其中所述采样误差用所述采样周期、所述采样点数及所述时间常数来表示；根据所述畸变误差与所述采样误差之和获取总误差；根据所述总误差获取目标时间常数，其中所述目标时间常数是使所述总误差最小的时间常数；根据所述目标时间常数配置所述低阶滤波器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取畸变误差，包括：根据获取畸变误差u
err_LPF
，其中T
s
为所述采样周期，τ为所述低阶滤波器的时间常数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取采样误差，包括：根据获取相对于信号零位的采样误差u
err_sam0
，其中T
s
为所述采样周期，τ为所述低阶滤波器的时间常数，所述采样点数等于n+1；根据获取采样误差u
err_sam
。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述畸变误差与所述采样误差之和获
取总误差，包括：根据获取总误差u
err_all
，其中T
s
为所述采样周期，τ为所述低阶滤波器的时间常数，所述采样点数等于n+1。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对PWM信号上升沿或下降沿，所述方法还包括：根据当前采样率获取旧误差，其中所述旧误差为所述PWM采样系统不使用所述低阶滤波器时的最大采样误差；判断最小的...
【专利技术属性】
技术研发人员：何绍民，米歇尔，
申请(专利权)人：臻驱科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。