【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及控制电路设计领域，具体涉及一种三相电压采样电路及其数模混合调制策略。
技术介绍
1、目前三相整流器的空间矢量调制(svpwm)方法需要进行相电压还原、扇区判断、空间矢量计算、调制波生成以及脉冲信号生成五个部分，其中包含大量的加、减、乘、除运算以及判断等运算，增加了处理器的计算负担。
2、由于传统的空间矢量调制(svpwm)步骤多，运算量大，需要使用高性能的处理器。高性能的处理器需要更复杂的架构、更高的时钟频率和更大的片上存储器等硬件资源来满足计算需求，往往价格较高；同时高性能处理器通常需要更多的功耗和产生更多的热量，需要额外的散热设计和设备，防止过热损坏；高性能的处理器通常需要更大的封装空间难以实现超高的功率密度。并且由于传统的空间矢量调制(svpwm)步骤多，运算量大，容易产生较大的控制系统延迟。处理器的运行速度有限，需要花费较多的时间来完成复杂的计算。控制系统的采样状态在这段时间内可能已经发生变化，导致处理器不能对数据进行实时的处理，造成控制系统延迟。控制系统延迟将会对整个闭环系统的稳定性造成很大影响——使系统的响应速度慢，易产生振动或失稳现象；因控制时滞引起的扇区判定延迟，会增加器件的电压应力，增加器件的开关损耗，从而降低器件的散热效率，降低器件的使用寿命；它还容易造成输入电流的失真，使总谐波畸变率(thd)增加。
3、另外，目前单片机、dsp等控制芯片的模拟/数字转换模块(adc)输入电压在0.0v～3.3v。如图1所示，传统的三相电压采样电路通常由电压比例缩放电路和直流偏置电路构成
4、综上所述，现有的三相pwm整流器的调制策略相对复杂，在高频率应用场合，存在芯片性能不足导致的控制延迟的问题，并且现有的三相电压采样电路存在直流偏置电路，导致电压不精确，控制器内部数据不准确的问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题之一在于现有技术三相pwm整流器存在电源不精确，内部数据不准确的问题，本专利技术所要解决的技术问题之二在于现有技术空间矢量调制svpwm占用大量算力资源，相对复杂，在高频率应用场合，存在芯片性能不足导致的控制延迟的问题。
2、本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题的：一种三相电压采样电路，包括gnd生成电路、电压比例缩放电路、模拟/数字转换芯片以及控制器，所述gnd生成电路生成的gnd电压与三相输入电压中的最小值相同，三相输入电路的每一相与gnd生成电路的gnd连接线上均连接一个电压比例缩放电路，每个电压比例缩放电路经模拟/数字转换芯片与控制器连接。
3、进一步地，所述gnd生成电路包括三个二极管，三个二极管的阳极相互连接作为gnd点，三个二极管的阴极分别连接三相输入电压。
4、进一步地，所述三相电压采样电路，还包括加法电路和电压跟随电路，每个电压比例缩放电路经加法电路、电压跟随电路以及模拟/数字转换芯片与控制器连接。
5、进一步地，所述控制器为dsp或者单片机。
6、本专利技术还提供一种三相电压采样电路的数模混合调制策略，包括：
7、采样三相输入电压与gnd生成电路的gnd点间的电压经过电压比例缩放电路将采样到的电压按比例缩小，再进入模拟/数字转换芯片以后输出给控制器，控制器通过计算得到调制波，调制波与载波比较得到pwm信号，pwm信号经过逻辑运算得到三相电流型pwm整流器各个开关管的控制信号，控制开关管的导通和关断。
8、进一步地，所述控制器通过计算得到调制波的过程为：
9、通过公式获取调制信号与输入采样电压的比值，其中，vmax为三相交流电压的相电压峰值，m为调制度且vo为理想输出电压；
10、将比值k与三相交流电压的相电压峰值相乘得到的输出电压作为调制波ta、tb、tc。
11、更进一步地，所述调制波与载波比较得到pwm信号，包括：
12、所述调制波ta、tb、tc分别与三角载波比较得到pwm信号pa、pb、pc。
13、更进一步地，所述pwm信号经过逻辑运算得到三相电流型pwm整流器各个开关管的控制信号，包括：
14、得到的pwm信号，经过逻辑运算得到控制信号s1～s6直接作为三相电流型pwm整流器开关管q1～q6的pwm信号，其中，控制信号s1～s6的公式为
15、
16、其中，&表示逻辑“与”，表示逻辑“非”。
17、更进一步地，所述方法还包括：
18、根据三相输入电压的相对关系，将一个输入电压周期划分为3个扇区：当三相输入电压满足va＞vb＞vc时或者三相输入电压满足vb＞va＞vc时定义该区域为第一扇区，当三相输入电压满足vb＞vc＞va时或者三相输入电压满足vc＞vb＞va时定义该区域为第二扇区，当三相输入电压满足vc＞va＞vb时或者三相输入电压满足va＞vc＞vb时定义该区域为第三扇区。
19、更进一步地，所述gnd生成电路包括三个二极管，三个二极管的阳极相互连接作为gnd点，三个二极管的阴极分别连接三相输入电压，当处于第一扇区时，gnd生成电路的三个输出电压为vac、vbc、0；当处于第二扇区时，gnd生成电路的三个输出电压为0、vba、vca；当处于第三扇区时，gnd生成电路的三个输出电压为vab、0、vcb。
20、本专利技术的优点在于：
21、(1)本专利技术设置gnd生成电路，gnd生成电路生成的gnd电位与三相输入电压中的最小值相同，从而电路具有无负电势的特性，整个电路不仅能够通过电压比例缩放电路比例性的缩小三相输入电压，还能通过gnd生成电路改变负电势的特性，满足三相电压采样要求，不需要直流偏置电路来改变负电势的特性，省去直流偏置电路，避免直流偏置电路导致的采样不准确，出现直流误差的情况，采样精确性高。
22、(2)相较于传统调制策略的复杂计算，本专利技术使用数模混合调制策略，将采样后的电压能够经过简单的计算进行三相电流型svpwm调制，避免在高频率应用场合，芯片性能不足以及控制延时的问题。通过计算调制信号与输入采样电压的比值k使得当输出电压为想要的某个恒定值时，能够直接计算出想要的单片机内部乘法计算值，从而提高运算效率且简化计算过程。通过调制波ta、tb、tc分别与三角载波比较得到pwm信号pa、pb、pc，相比现有技术需要经过一系列复杂计算才能得到的pwm信号，本专利技术生成pwm信号的过程得到了简化。
23、(3)本专利技术设计了一种新型的电压采样方式，即通过采样三相输入电压与共阳极二极管的阳极之间的电势差，从而改变负电势的特性。
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1.一种三相电压采样电路，其特征在于，包括GND生成电路、电压比例缩放电路、模拟/数字转换芯片以及控制器，所述GND生成电路生成的GND电位与三相输入电压中的最小值相同，三相输入电路的每一相与GND生成电路的连接线上均连接一个电压比例缩放电路，每个电压比例缩放电路经模拟/数字转换芯片与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种三相电压采样电路，其特征在于，所述GND生成电路包括三个二极管，三个二极管的阳极相互连接作为GND点，三个二极管的阴极分别连接三相输入电压。
3.根据权利要求1所述的一种三相电压采样电路，其特征在于，还包括加法电路和电压跟随电路，每个电压比例缩放电路经加法电路、电压跟随电路以及模拟/数字转换芯片与控制器连接。
4.根据权利要求1所述的一种三相电压采样电路，其特征在于，所述控制器为DSP或者单片机。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种三相电压采样电路的数模混合调制策略，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的一种三相电压采样电路的数模混合调制策略，其特征在于，所述控制器通过计算得到调制波的过程
7.根据权利要求6所述的一种三相电压采样电路的数模混合调制策略，其特征在于，所述调制波与载波比较得到PWM信号，包括：
8.根据权利要求7所述的一种三相电压采样电路的数模混合调制策略，其特征在于，所述PWM信号经过逻辑运算得到三相电流型PWM整流器各个开关管的控制信号，包括：
9.根据权利要求6所述的一种三相电压采样电路的数模混合调制策略，其特征在于，所述方法还包括：
10.根据权利要求9所述的一种三相电压采样电路的数模混合调制策略，其特征在于，所述GND生成电路包括三个二极管，三个二极管的阳极相互连接作为GND点，三个二极管的阴极分别连接三相输入电压，当处于第一扇区时，GND生成电路的三个输出电压为vac、vbc、0；当处于第二扇区时，GND生成电路的三个输出电压为0、vba、vca；当处于第三扇区时，GND生成电路的三个输出电压为vab、0、vcb。
...【技术特征摘要】
1.一种三相电压采样电路，其特征在于，包括gnd生成电路、电压比例缩放电路、模拟/数字转换芯片以及控制器，所述gnd生成电路生成的gnd电位与三相输入电压中的最小值相同，三相输入电路的每一相与gnd生成电路的连接线上均连接一个电压比例缩放电路，每个电压比例缩放电路经模拟/数字转换芯片与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种三相电压采样电路，其特征在于，所述gnd生成电路包括三个二极管，三个二极管的阳极相互连接作为gnd点，三个二极管的阴极分别连接三相输入电压。
3.根据权利要求1所述的一种三相电压采样电路，其特征在于，还包括加法电路和电压跟随电路，每个电压比例缩放电路经加法电路、电压跟随电路以及模拟/数字转换芯片与控制器连接。
4.根据权利要求1所述的一种三相电压采样电路，其特征在于，所述控制器为dsp或者单片机。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种三相电压采样电路的数模混合调制策略，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈强，苏圣，殷瑞琪，马润森，马铭遥，张兴，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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