專利名稱：逆變控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及逆變器的調(diào)制控制技術(shù)，尤其涉及一種逆變控制裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前，變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，基本上都采用脈寬調(diào)制(PulseWidthModulation，簡稱PWM)技術(shù)控制逆變器。根據(jù)調(diào)制方式可分為異步調(diào)制、同步調(diào)制和分段調(diào)制三種。隨著技術(shù)的更新，現(xiàn)在開關(guān)器件頻率也能達(dá)到非常高，因此一般PWM調(diào)制都采用異步調(diào)制模式。但在鐵道車輛變頻調(diào)速系統(tǒng)中，由于調(diào)速范圍寬，而開關(guān)器件頻率低，高速區(qū)域采用異步調(diào)制會引起逆變器三相輸出電壓波形不對稱，增加諧波成分。為了使逆變器輸出電壓電流波形更接近于正弦，減少輸出諧波，一般采用分段同步調(diào)制模式，在高速區(qū)采用同步調(diào)制算法。逆變器的控制器也從單片機(jī)發(fā)展到數(shù)字信號處理器(DigitalSignalProcessing，簡稱DSP)，DSP產(chǎn)品也日益成熟。目前，逆變器的控制器通常選用兩片DSP芯片，如型號為TMS320F24x和型號為VC33的兩片DSP芯片來實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的分段調(diào)制控制。TMS320F24x作為主控制器，VC33主要彌補(bǔ)TMS320F24x不支持浮點(diǎn)計(jì)算的缺陷，用于計(jì)算。TMS320F24X將需要計(jì)算的數(shù)據(jù)傳送到VC33，VC33完成計(jì)算后再將數(shù)據(jù)傳回TMS320F24x用作控制。兩片芯片之間通過通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。基于TMS320F24X和VC33實(shí)現(xiàn)對逆變器的分段調(diào)制，每一個需要計(jì)算的數(shù)據(jù)都需要來回傳送兩次，這樣數(shù)據(jù)交換量太大，會影響控制性能，大量的通信程序也增加了程序代碼量，此外兩片DSP也增加了生產(chǎn)成本?；蛘吣孀兤鞯目刂破鬟x用主頻較高的TMS320F280X或TMS320F2812型的DSP芯片來實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的分段調(diào)制控制。這類DSP芯片不支持浮點(diǎn)計(jì)算，但其主頻較高，為提高實(shí)時性，可采用Q格式的定點(diǎn)運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)算法。而采用Q格式的定點(diǎn)運(yùn)算有誤差，影響控制精度；此外，Q格式也會使程序代碼量大大增加。其中Q格式就是將一個小數(shù)放大若干倍后用整數(shù)來表示小數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種逆變控制裝置及方法，以提高控制性能。本發(fā)明一方面提供一種逆變控制裝置，包括:逆變器主電路和用于控制所述逆變器主電路輸出指定電壓信號的控制器；所述控制器至少包括:浮點(diǎn)計(jì)算單元和控制信號生成單元；其中，所述浮點(diǎn)計(jì)算單元，用于為所述控制信號生成單元提供浮點(diǎn)計(jì)算平臺；所述控制信號生成單元，用于依據(jù)預(yù)設(shè)調(diào)制模式輸出浮點(diǎn)計(jì)算請求，接收浮點(diǎn)計(jì)算結(jié)果并依據(jù)該計(jì)算結(jié)果按照預(yù)設(shè)程序輸出相應(yīng)的控制電平信號。本發(fā)明的另一個方面是提供一種逆變控制方法，包括:控制信號生成單元依據(jù)預(yù)設(shè)調(diào)制模式輸出浮點(diǎn)計(jì)算請求；浮點(diǎn)計(jì)算單元依據(jù)浮點(diǎn)計(jì)算請求計(jì)算并得出計(jì)算結(jié)果；所述控制信號生成單元依據(jù)計(jì)算結(jié)果按照預(yù)設(shè)程序輸出相應(yīng)的控制電平信號。
本發(fā)明一個方面的技術(shù)效果是:本發(fā)明通過采用具有浮點(diǎn)計(jì)算功能的控制器來實(shí)現(xiàn)逆變器的調(diào)制控制，簡化了調(diào)制控制電路的結(jié)構(gòu)，提高了控制精度和控制性能。本發(fā)明另一個方面的技術(shù)效果是:本發(fā)明所述逆變控制方法實(shí)現(xiàn)步驟簡單，且控制效率高，性能好。


圖1為本發(fā)明提供的逆變控制裝置的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的逆變控制裝置的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明提供的逆變控制方法的實(shí)施例一的流程示意圖；圖4為采用本發(fā)明提供的逆變控制裝置實(shí)施例實(shí)現(xiàn)分段調(diào)制控制的異步調(diào)制段或15分頻段的U相調(diào)制波形圖；圖5為采用本發(fā)明提供的逆變控制裝置實(shí)施例實(shí)現(xiàn)分段調(diào)制控制的7分頻段調(diào)制波形圖；圖6為采用本發(fā)明提供的逆變控制裝置實(shí)施例實(shí)現(xiàn)分段調(diào)制控制的3分頻段調(diào)制波形圖；圖7為采用本發(fā)明提供的逆變控制裝置實(shí)施例實(shí)現(xiàn)分段調(diào)制控制的方波段調(diào)制波形圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明提供的逆變控制裝置的第一個實(shí)施例。本實(shí)施例包括:逆變器主電路I和用于控制所述逆變器主電路I輸出指定電壓信號的控制器2。所述控制器2輸出控制電平信號以控制逆變器主電路中各相應(yīng)開關(guān)器件的通斷，實(shí)現(xiàn)所述逆變器主電路I向負(fù)載6輸出指定的電壓信號。所述控制器2至少包括:浮點(diǎn)計(jì)算單元202和控制信號生成單元201。其中，所述浮點(diǎn)計(jì)算單元202用于為所述控制信號生成單元201提供浮點(diǎn)計(jì)算平臺。所述控制信號生成單元201執(zhí)行預(yù)設(shè)程序輸出相應(yīng)的控制電平信號，在程序執(zhí)行過程中依據(jù)需求調(diào)用所述浮點(diǎn)計(jì)算單元完成相應(yīng)的計(jì)算。其中所述的預(yù)設(shè)程序可以選用現(xiàn)有的采用計(jì)算法實(shí)現(xiàn)PWM控制的算法程序，具體的可以基于面積等效原理來得出PWM控制信號的各脈沖寬度。計(jì)算法的基本原理是:根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)準(zhǔn)確計(jì)算得出PWM控制信號各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變器主電路中各相應(yīng)開關(guān)器件的通斷。本實(shí)施例中所述的控制器2可選具有浮點(diǎn)計(jì)算的DSP芯片，該DSP芯片具體可以是TMS320F28335型DSP芯片或其他具有同樣功能的芯片。本實(shí)施例采用具有浮點(diǎn)計(jì)算功能的控制器來實(shí)現(xiàn)逆變器的調(diào)制控制，較現(xiàn)有逆變器調(diào)制控制電路，簡化了調(diào)制控制電路的結(jié)構(gòu)，提高了控制精度和控制性能。如圖2所示，為能實(shí)現(xiàn)對逆變器的分段調(diào)制控制，使得逆變器輸出電壓電流波形更接近于正弦，減少輸出諧波，本發(fā)明提供逆變控制裝置的第二個實(shí)施例。本實(shí)施例用一系列等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替正弦波，基于SVPWM(Space Vector Pulse WidthModulation，空間矢量脈寬調(diào)制)算法計(jì)算出各脈沖的寬度和間隔，然后基于脈沖寬度得出比較值并把比較值存于控制器中，最后通過比較對輸出的信號進(jìn)行復(fù)位或翻轉(zhuǎn)最終生成控制電平信號，通過該控制電平信號來控制逆變器主電路中各相應(yīng)開關(guān)器件的通斷，以達(dá)到預(yù)期的目的。本實(shí)施例二基于第一個實(shí)施例，不同之處在于，本實(shí)施例中所述的控制信號生成單元201包括:計(jì)數(shù)器3、比較寄存器5、計(jì)數(shù)器比較模塊4、控制模塊8和動作限定模塊9。所述計(jì)數(shù)器3的計(jì)數(shù)值輸出端分別與所述計(jì)數(shù)器比較模塊4的計(jì)數(shù)輸入端和控制模塊8的計(jì)數(shù)監(jiān)測端通信連接。所述控制模塊8與所述浮點(diǎn)計(jì)算單元202通信連接。所述比較寄存器5與所述控制模塊8通信連接。所述控制模塊8的控制指令輸出端與所述動作限定模塊9的控制輸入端相連。其中，所述計(jì)數(shù)器3用于依據(jù)預(yù)設(shè)計(jì)數(shù)方式計(jì)數(shù)并輸出計(jì)數(shù)值。所述比較寄存器5用于存儲經(jīng)浮點(diǎn)計(jì)算得出的比較值，所述比較值根據(jù)脈沖寬度值計(jì)算得到，確切地說比較值是用于確定所述控制信號生成單元輸出的控制電平信號占空比的值。所述計(jì)數(shù)器比較模塊4用于實(shí)時比較所述計(jì)數(shù)器3輸出的計(jì)數(shù)值和所述比較寄存器5中的比較值，當(dāng)所述計(jì)數(shù)值等于所述比較值時輸出指令信息至所述控制模塊8。所述控制模塊8，包括計(jì)算控制子模塊802和電平輸出控制子模塊801。其中，所述計(jì)算控制子模塊802用于依據(jù)預(yù)設(shè)調(diào)制模式輸出浮點(diǎn)計(jì)算請求，接收浮點(diǎn)計(jì)算結(jié)果并將結(jié)果輸出至所述比較寄存器5。所述電平輸出控制子模塊801用于按照預(yù)設(shè)程序輸出電平控制指令，當(dāng)接收到所述指令信息時輸出翻轉(zhuǎn)控制指令，實(shí)時監(jiān)測所述計(jì)數(shù)器3輸出的計(jì)數(shù)值，當(dāng)計(jì)數(shù)值等于預(yù)設(shè)值時輸出復(fù)位控制指令。所述動作限定模塊9用于依據(jù)接收的所述電平控制指令輸出相應(yīng)的電平信號；依據(jù)接收的所述復(fù)位控制指令輸出初始電平信號；以及依據(jù)接收的所述翻轉(zhuǎn)控制指令輸出將前一時刻電平信號翻轉(zhuǎn)后的電平信號。本實(shí)施例中所述的各電平信號為高電平信號或低電平信號。本發(fā)明提供的逆變控制裝置的第三個實(shí)施例。本實(shí)施例基于第二個實(shí)施例，所述控制模塊還包括強(qiáng)制設(shè)置控制子模塊。該強(qiáng)制設(shè)置控制子模塊用于接收設(shè)置指令，并依據(jù)該設(shè)置指令輸出強(qiáng)制控制信號，以使所述動作限定模塊輸出連續(xù)強(qiáng)制電平信號。其中，所述設(shè)置指令可以是所述控制模塊內(nèi)部執(zhí)行的程序指令，也可以是用戶經(jīng)人機(jī)界面或外界設(shè)備經(jīng)通信接口輸入至所述強(qiáng)制設(shè)置控制子模塊的設(shè)置指令信號。本實(shí)施例通過設(shè)置強(qiáng)制設(shè)置控制子模塊，可使本發(fā)明所述的逆變控制裝置具有強(qiáng)制設(shè)置功能，在必要時可通過本強(qiáng)制設(shè)置控制子模塊對動作限定模塊的輸出進(jìn)行強(qiáng)制設(shè)置，以使所述動作限定模塊輸出連續(xù)強(qiáng)制聞電平/[目號或低電平/[目號。上述各實(shí)施例中，所述計(jì)數(shù)器用于依據(jù)預(yù)設(shè)計(jì)數(shù)方式計(jì)數(shù)并輸出計(jì)數(shù)值。其中，所述預(yù)設(shè)計(jì)數(shù)方式為增計(jì)數(shù)方式、減計(jì)數(shù)方式和增減計(jì)數(shù)方式。各計(jì)數(shù)方式的計(jì)數(shù)周期值可依據(jù)需求設(shè)置。若所述預(yù)設(shè)計(jì)數(shù)方式為增計(jì)數(shù)方式時，計(jì)數(shù)器會從O開始計(jì)數(shù)至計(jì)數(shù)周期值后會重新復(fù)位為O。若所述預(yù)設(shè)計(jì)數(shù)方式為減計(jì)數(shù)方式時，計(jì)數(shù)器會從計(jì)數(shù)周期值降到O后再重新復(fù)位到計(jì)數(shù)周期值。若所述預(yù)設(shè)計(jì)數(shù)方式為增減計(jì)數(shù)方式時，計(jì)數(shù)器會從O開始計(jì)數(shù)至計(jì)數(shù)周期值，再從計(jì)數(shù)周期值降到0，如此循環(huán)。若設(shè)定計(jì)數(shù)器工作于增減計(jì)數(shù)方式，則在增計(jì)數(shù)和減計(jì)數(shù)期間各有一次計(jì)數(shù)值與比較寄存器中的比較值匹配。另外，上述各實(shí)施例中所述的調(diào)制模式可以是異步調(diào)制模式、15分頻調(diào)制模式、7分頻調(diào)制模式、3分頻調(diào)制模式或方波調(diào)制模式等等。如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例一提供的逆變控制方法的流程示意圖。本實(shí)施例所述方法由上述任一實(shí)施例中所述的逆變控制裝置來實(shí)現(xiàn)，包括如下步驟:步驟1、控制信號生成單元依據(jù)預(yù)設(shè)調(diào)制模式輸出浮點(diǎn)計(jì)算請求；步驟2、浮點(diǎn)計(jì)算單元依據(jù)浮點(diǎn)計(jì)算請求計(jì)算并得出計(jì)算結(jié)果；
步驟3、所述控制信號生成單元依據(jù)計(jì)算結(jié)果按照預(yù)設(shè)程序輸出相應(yīng)的控制電平信號。本實(shí)施例所述逆變控制方法實(shí)現(xiàn)步驟簡單，且控制效率高，性能好。進(jìn)一步地，為基于等效面積法原理得出PWM信號，本發(fā)明提供基于上述實(shí)施例一的第二個實(shí)施例，該實(shí)施例所述方法可采用上述逆變控制裝置的第二個實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例將實(shí)施例一中步驟3具體為如下步驟:步驟301、計(jì)數(shù)器依據(jù)預(yù)設(shè)計(jì)數(shù)方式計(jì)數(shù)并輸出計(jì)數(shù)值；步驟302、控制模塊接收浮點(diǎn)計(jì)算結(jié)果并將計(jì)算結(jié)果輸出至所述比較寄存器；步驟303、所述比較寄存器存儲經(jīng)浮點(diǎn)計(jì)算得出的比較值，其中，所述比較值根據(jù)脈沖寬度值計(jì)算得到；步驟304、計(jì)數(shù)器比較模塊實(shí)時比較所述計(jì)數(shù)值和所述比較值，當(dāng)所述計(jì)數(shù)值等于所述比較值時輸出指令信息至控制模塊；步驟305、所述控制模塊按照預(yù)設(shè)程序輸出電平控制指令，當(dāng)接收到所述指令信息時輸出翻轉(zhuǎn)控制指令；并實(shí)時監(jiān)測所述計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值，當(dāng)計(jì)數(shù)值等于預(yù)設(shè)值時輸出復(fù)位控制指令；步驟306、動作限定模塊依據(jù)接收的所述電平控制指令輸出相應(yīng)的電平信號；依據(jù)接收的所述復(fù)位控制指令輸出初始電平信號；以及依據(jù)接收的所述翻轉(zhuǎn)控制指令輸出將前一時刻電平信號翻轉(zhuǎn)后的電平信號。其中，上述步驟中所述的電平信號為高電平信號或低電平信號。更進(jìn)一步地，上述實(shí)施例二中步驟3還包括:步驟307、所述控制模塊接收設(shè)置指令，并依據(jù)該設(shè)置指令輸出強(qiáng)制控制信號；步驟308、所述動作限定模塊接收到所述強(qiáng)制控制信號后輸出連續(xù)強(qiáng)制電平信號;其中，所述的連續(xù)強(qiáng)制電平信號為連續(xù)強(qiáng)制高電平信號或連續(xù)強(qiáng)制低電平信號。增加本實(shí)施例中所述的步驟307和步驟308后，使得本實(shí)施例所述的逆變控制方法具有強(qiáng)制方式，在必要時可依據(jù)設(shè)置指令強(qiáng)制動作限定模塊輸出連續(xù)強(qiáng)制電平信號。其中，上述各實(shí)施例中所述的調(diào)制模式可以為異步調(diào)制模式、15分頻調(diào)制模式、7分頻調(diào)制模式、3分頻調(diào)制模式或方波調(diào)制模式等等。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實(shí)現(xiàn)上述各方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述各方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括:R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。下面結(jié)合一具體應(yīng)用實(shí)例對本發(fā)明所述的逆變控制裝置的工作原理以及基于所述逆變控制裝置實(shí)現(xiàn)的逆變控制方法作進(jìn)一步說明。本應(yīng)用實(shí)例采用TMS320F28335型DSP芯片作為控制器，控制機(jī)車的逆變器使其輸出指定的電壓信號以達(dá)到調(diào)速的目的。本應(yīng)用實(shí)例采用異步調(diào)制與分段同步調(diào)制相結(jié)合的調(diào)制控制方式，同時為防止在載波比進(jìn)行切換時電壓突變過大，將機(jī)車整個變頻范圍分為異步調(diào)制段、15分頻段、7分頻段、3分頻段和方波段。由于方波段相鄰兩脈沖的間距很大，本實(shí)例不直接進(jìn)入方波調(diào)制，先進(jìn)入3分頻后再切入到方波。其中，所述15分頻段為載波比為15的頻段，所述7分頻段為載波比為7的頻段，所述3分頻段為載波比為3的頻段，所述方波為載波比為I的頻段。所述載波比等于載波頻率除于調(diào)制波頻率。本實(shí)例基于SVPWM算法計(jì)算并生成控制電平信號。這里不需要實(shí)際的載波，只需要載波周期就行。本實(shí)例是通過DSP芯片來實(shí)現(xiàn)分段調(diào)制的。主要表現(xiàn)為:通過動作限定模塊中的連續(xù)強(qiáng)制方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸出高電平或低電平，該連續(xù)強(qiáng)制方式也可以根據(jù)需要選擇取消。所述動作限定模塊實(shí)時監(jiān)測計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等于O即預(yù)設(shè)值時將電平信號復(fù)位輸出初始電平信號。當(dāng)計(jì)算器比較子模塊比較得出計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值等于比較寄存器中的比較值時，動作限定模塊將當(dāng)前輸出電平翻轉(zhuǎn)。通過上述表現(xiàn)方式即可實(shí)現(xiàn)占空比0-100%的脈寬調(diào)制。其中比較值的更新應(yīng)和周期值的更新始終保持一致，周期值為載波周期的一半。如圖2所示，本實(shí)例中逆變器有6個橋臂，這6個橋臂的控制電平信號選用3組互補(bǔ)模式的調(diào)制波，即PWM信號，因此只需設(shè)置三相上橋臂的PWM信號的發(fā)生方式，三相下橋臂的PWM信號與其對應(yīng)的上橋臂互補(bǔ)，即上橋臂開關(guān)器件導(dǎo)通時其對應(yīng)的下橋臂開關(guān)器件截止。下面分別對各頻段的PWM信號的具體實(shí)例和該實(shí)例的生成過程作詳細(xì)說明，如圖4至圖7所示。異步調(diào)制段，如圖4所示，圖中只示出了一 U相上橋臂的PWM信號，其它V和W相PWM信號根據(jù)相鄰兩相PWM信號相差120°類推可以得到。異步調(diào)制段:載波頻率不變，調(diào)制波頻率變化，其載波比發(fā)生變化。假設(shè)計(jì)數(shù)器初始值tl為O時動作限定模塊輸出低電平；當(dāng)計(jì)數(shù)值等于比較值時，動作限定模塊設(shè)置輸出電平發(fā)生翻轉(zhuǎn)，即圖中t2時刻輸出高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)器再次等于比較值時動作限定模塊設(shè)置再次翻轉(zhuǎn)電平，輸出圖中t3時刻的低電平，依次生成即形成如圖4中所示的異步調(diào)制段的調(diào)制波波形7。15分頻段:如圖4所示，每個信號波周期分為15個區(qū)段進(jìn)行調(diào)制，每個區(qū)段與異步調(diào)制段里每一個載波周期的調(diào)制方法相同。7分頻段:如圖5所示，每個調(diào)制波周期分為18個區(qū)段進(jìn)行調(diào)制，每3個區(qū)段為同一種PWM輸出方式。U相:1-3區(qū)段控制模塊依據(jù)設(shè)置指令輸出強(qiáng)制設(shè)置控制信號，以設(shè)置動作限定模塊強(qiáng)制輸出高電平；4_6區(qū)段當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值為O時，動作限定模塊設(shè)置輸出初始電平即高電平。當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等于比較值時，動作限定模塊設(shè)置電平翻轉(zhuǎn)為低電平；7_9區(qū)段在控制指令的驅(qū)動下動作限定模塊設(shè)置強(qiáng)制輸出高電平；10-12區(qū)段在控制指令的驅(qū)動下動作限定模塊設(shè)置強(qiáng)制輸出低電平，13-15區(qū)段當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值為O時，動作限定模塊設(shè)置輸出初始電平即低電平。當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等于比較值時，動作限定模塊設(shè)置電平翻轉(zhuǎn)為高電平；16_18區(qū)段在控制指令的驅(qū)動下動作限定模塊設(shè)置強(qiáng)制輸出低電平。如圖中所示V相、W相和U相兩相鄰兩相之間的相差120°，V相和W相可依據(jù)相位差推導(dǎo)出來。3分頻段:如圖6所示，每個信號波周期分為6個區(qū)段進(jìn)行調(diào)制。U相:1區(qū)段在控制模塊的驅(qū)動下動作限定模塊設(shè)置強(qiáng)制輸出高電平；2區(qū)段當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值為O時，動作限定模塊設(shè)置輸出初始電平即高電平。當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等于比較值時，動作限定模塊設(shè)置電平翻轉(zhuǎn)為低電平；3區(qū)段在控制模塊的驅(qū)動下動作限定模塊設(shè)置強(qiáng)制輸出高電平；4區(qū)段在控制模塊的驅(qū)動下動作限定模塊設(shè)置強(qiáng)制輸出低電平；5區(qū)段當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值為O時，動作限定模塊設(shè)置輸出初始電平即低電平；當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等于比較值時，動作限定模塊設(shè)置電平翻轉(zhuǎn)為高電平；6區(qū)段在控制模塊的驅(qū)動下動作限定模塊設(shè)置強(qiáng)制輸出低電平。同理，V相和W相可依據(jù)120°相位差推導(dǎo)出來。方波段:如圖7所示，每個信號波周期分為6區(qū)段，高低電平各3區(qū)段。前3區(qū)段在控制模塊的驅(qū)動下動作限定模塊設(shè)置強(qiáng)制輸出高電平；后3區(qū)段在控制模塊的驅(qū)動下動作限定模塊設(shè)置強(qiáng)制輸出低電平。同理，V相和W相可依據(jù)120°相位差推導(dǎo)出來。最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種逆變控制裝置，其特征在于，包括:逆變器主電路和用于控制所述逆變器主電路輸出指定電壓信號的控制器；所述控制器至少包括:浮點(diǎn)計(jì)算單元和控制信號生成單元；其中， 所述浮點(diǎn)計(jì)算單元，用于為所述控制信號生成單元提供浮點(diǎn)計(jì)算平臺； 所述控制信號生成單元，用于依據(jù)預(yù)設(shè)調(diào)制模式輸出浮點(diǎn)計(jì)算請求，接收浮點(diǎn)計(jì)算結(jié)果并依據(jù)該計(jì)算結(jié)果按照預(yù)設(shè)程序輸出相應(yīng)的控制電平信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變控制裝置，其特征在于，所述的控制信號生成單元包括計(jì)數(shù)器、比較寄存器、計(jì)數(shù)器比較模塊、控制模塊和動作限定模塊；其中， 所述計(jì)數(shù)器，用于依據(jù)預(yù)設(shè)計(jì)數(shù)方式計(jì)數(shù)并輸出計(jì)數(shù)值； 所述比較寄存器，用于存儲經(jīng)浮點(diǎn)計(jì)算得出的比較值，其中，所述比較值根據(jù)脈沖寬度值計(jì)算得到； 所述計(jì)數(shù)器比較模塊，用于實(shí)時比較所述計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值和所述比較寄存器中的比較值，當(dāng)所述計(jì)數(shù)值等于所述比較值時輸出指令信息至所述控制模塊； 所述控制模塊，包括計(jì)算控制子模塊和電平輸出控制子模塊，其中，所述計(jì)算控制子模塊用于依據(jù)預(yù)設(shè)調(diào)制模式輸出浮點(diǎn)計(jì)算請求，接收浮點(diǎn)計(jì)算結(jié)果并將結(jié)果輸出至所述比較寄存器；所述電平輸出控制子模塊用于按照預(yù)設(shè)程序輸出電平控制指令，當(dāng)接收到所述指令信息時輸出翻轉(zhuǎn)控制指令，實(shí)時監(jiān)測所述計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值，當(dāng)計(jì)數(shù)值等于預(yù)設(shè)值時輸出復(fù)位控制指令； 所述動作限定模塊，用于依據(jù)接收的所述電平控制指令輸出相應(yīng)的電平信號；依據(jù)接收的所述復(fù)位控制指令輸出初始電平信號；以及依據(jù)接收的所述翻轉(zhuǎn)控制指令輸出將前一時刻電平信號翻轉(zhuǎn)后的電平信號； 其中，所述電平信號為高電平信號或低電平信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的逆變控制裝置，其特征在于，所述控制模塊還包括強(qiáng)制設(shè)置控制子模塊，該強(qiáng)制設(shè)置控制子模塊用于接收設(shè)置指令，并依據(jù)該設(shè)置指令輸出強(qiáng)制控制信號，以使所述動作限定模塊輸出連續(xù)強(qiáng)制電平信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的逆變控制裝置，其特征在于，所述預(yù)設(shè)計(jì)數(shù)方式為增計(jì)數(shù)方式、減計(jì)數(shù)方式或增減計(jì)數(shù)方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的逆變控制裝置，其特征在于，所述預(yù)設(shè)調(diào)制模式為異步調(diào)制模式、15分頻調(diào)制模式、7分頻調(diào)制模式、3分頻調(diào)制模式或方波調(diào)制模式。
6.—種逆變控制方法,其特征在于,包括: 控制信號生成單元依據(jù)預(yù)設(shè)調(diào)制模式輸出浮點(diǎn)計(jì)算請求； 浮點(diǎn)計(jì)算單元依據(jù)浮點(diǎn)計(jì)算請求計(jì)算并得出計(jì)算結(jié)果； 所述控制信號生成單元依據(jù)計(jì)算結(jié)果按照預(yù)設(shè)程序輸出相應(yīng)的控制電平信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的逆變控制方法，其特征在于，所述控制信號生成單元依據(jù)計(jì)算結(jié)果按照預(yù)設(shè)程序輸出相應(yīng)的控制電平信號，包括: 計(jì)數(shù)器依據(jù)預(yù)設(shè)計(jì)數(shù)方式計(jì)數(shù)并輸出計(jì)數(shù)值； 控制模塊接收浮點(diǎn)計(jì)算結(jié)果并將計(jì)算結(jié)果輸出至所述比較寄存器； 所述比較寄存器存儲經(jīng)浮點(diǎn)計(jì)算得出的比較值，其中，所述比較值根據(jù)脈沖寬度值計(jì)算得到；計(jì)數(shù)器比較模塊實(shí)時比較所述計(jì)數(shù)值和所述比較值，當(dāng)所述計(jì)數(shù)值等于所述比較值時輸出指令信息至控制模塊； 所述控制模塊按照預(yù)設(shè)程序輸出電平控制指令，當(dāng)接收到所述指令信息時輸出翻轉(zhuǎn)控制指令；并實(shí)時監(jiān)測所述計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值，當(dāng)計(jì)數(shù)值等于預(yù)設(shè)值時輸出復(fù)位控制指令； 動作限定模塊依據(jù)接收的所述電平控制指令輸出相應(yīng)的電平信號；依據(jù)接收的所述復(fù)位控制指令輸出初始電平信號；以及依據(jù)接收的所述翻轉(zhuǎn)控制指令輸出將前一時刻電平信號翻轉(zhuǎn)后的電平信號； 其中，所述電平信號為高電平信號或低電平信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的逆變控制方法，其特征在于，所述控制信號生成單元依據(jù)計(jì)算結(jié)果按照預(yù)設(shè)程序輸出相應(yīng)的控制電平信號，還包括: 所述控制模塊接收外設(shè)置指令，并依據(jù)該設(shè)置指令輸出強(qiáng)制控制信號； 所述動作限定模塊接收到所述強(qiáng)制控制信號后輸出連續(xù)強(qiáng)制電平信號； 其中，所述的連續(xù)強(qiáng)制電平信號為連續(xù)強(qiáng)制高電平信號或連續(xù)強(qiáng)制低電平信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的逆變控制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)計(jì)數(shù)方式為增計(jì)數(shù)方式、減計(jì)數(shù)方式或增減計(jì)數(shù)方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的逆變控制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)調(diào)制模式為異步調(diào)制模式、15分頻調(diào)制模式、7分頻調(diào)制模式、3分頻調(diào)制模式或方波調(diào)制模式。
全文摘要
本發(fā)明提供一種逆變控制裝置及方法，其中所述逆變控制裝置包括逆變器主電路和用于控制所述逆變器主電路輸出指定電壓信號的控制器。所述控制器至少包括浮點(diǎn)計(jì)算單元和控制信號生成單元。其中，所述浮點(diǎn)計(jì)算單元用于為所述控制信號生成單元提供浮點(diǎn)計(jì)算平臺。所述控制信號生成單元用于依據(jù)預(yù)設(shè)調(diào)制模式輸出浮點(diǎn)計(jì)算請求，接收浮點(diǎn)計(jì)算結(jié)果并依據(jù)該計(jì)算結(jié)果按照預(yù)設(shè)程序生成相應(yīng)的控制電平信號。本發(fā)明采用具有浮點(diǎn)計(jì)算功能的控制器來實(shí)現(xiàn)逆變器的調(diào)制控制，控制精度高、控制性能好，且成本低。
文檔編號H02M7/5387GK103166496SQ20111042775
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者李婷婷, 徐從謙 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心