專利名稱：一種電力電子裝置隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子裝置的隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制技術(shù)，具體涉及一種電力電子裝置隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
脈寬調(diào)制是電力電子裝置常用的控制方法。在進行脈寬調(diào)制時，功率器件(IGBT或M0SFET)的開關(guān)頻率通常是固定的，例如開關(guān)頻率固定為10kHz。通過更改控制電路和控制程序，可以使功率器件的開關(guān)頻率在一個設(shè)定的范圍內(nèi)隨機變化，例如設(shè)計開關(guān)頻率在5kHz至IOkHz范圍內(nèi)隨機變化。這種開關(guān)頻率隨機變化的脈寬調(diào)制通常被稱作隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制(Random Frequency Pulse Width Modulation,以下簡稱 RFPWM)。隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制可以使電力電子裝置的電磁輻射和電壓電流諧波分量均勻的分布在一個較寬的頻率范圍內(nèi)，避免了固定開關(guān)頻率脈寬調(diào)制模式中電磁輻射和電壓電流諧波主要集中在開關(guān)頻率及整數(shù)倍開關(guān)頻率點的情況，從而達到減小電磁輻射和降低電磁噪聲的目的。隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制技術(shù)早在上世紀八十年代就有學者提出并開展相關(guān)研究，現(xiàn)在可查到很多這方面的研究文獻和報道。但隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制技術(shù)的工程化應(yīng)用一直沒有得到推廣(目前絕大部分電力電子裝置的開關(guān)頻率都是固定的，極少看到隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制的應(yīng)用實例)，其主要原因是雖然隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制技術(shù)的原理很簡單，但此方法的具體實現(xiàn)有很大的難度。一是需要數(shù)字信號處理芯片等硬件電路具有支持開關(guān)頻率隨機變化的功能，在以前數(shù)字信號處理芯片功能有限的條件下，不可能實現(xiàn)隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制技術(shù)的實際應(yīng)用，目前專用的DSP處理芯片上集成了靈活的脈寬調(diào)制處理電路，為實現(xiàn)隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制技術(shù)提供了硬件支持；二是隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制技術(shù)與具體的控制對象及其控制方法結(jié)合后，帶來了很多新的問題，例如開關(guān)頻率隨機變化下的離散控制形式改變、控制周期和采樣周期可能隨開關(guān)頻率的隨機變化而變化、原來固定的控制參數(shù)也可能會隨開關(guān)頻率的變化而改變；三是隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用使控制程序的設(shè)計變得很精密復(fù)雜，運用此方法后，編寫出正確的、性能良好的控制軟件成為一個需要攻克的難題。經(jīng)初步檢索，發(fā)現(xiàn)申請?zhí)枮?00810067016. 9和98102960. 4的中國專利分別公開
了兩種跟隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制相關(guān)的專利，但其描述的內(nèi)容和技術(shù)方案與本發(fā)明的內(nèi)容有很大差異，并未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明技術(shù)方案相同或者相近的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
目前的電力電子裝置通常采用固定開關(guān)頻率脈寬調(diào)制技術(shù)，固定的開關(guān)頻率會使電力電子裝置的電磁輻射和電壓電流諧波主要集中在開關(guān)頻率及整數(shù)倍開關(guān)頻率點，導(dǎo)致電磁輻射超標和電磁噪聲很大，采用隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制技術(shù)能夠克服固定開關(guān)頻率脈寬調(diào)制方法的上述缺點，但隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制技術(shù)的工程化應(yīng)用較難，針對上述問題，本發(fā)明提供一種電力電子裝置隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制實現(xiàn)方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種電力電子裝置隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制實現(xiàn)方法，包括當前開關(guān)周期內(nèi)，DSP芯片利用數(shù)學算法產(chǎn)生一個隨機數(shù)X，并利用隨機數(shù)X計算周期寄存器值Y和比較 寄存器值C，利用隨機數(shù)計算出的數(shù)值Y和C也是隨機的；該周期寄存器值Y在當前開關(guān)周期內(nèi)存入周期寄存器的影子寄存器內(nèi)作為周期寄存器在下一開關(guān)周期內(nèi)的值，該比較寄存器值C在當前開關(guān)周期內(nèi)存入比較寄存器的影子寄存器內(nèi)作為比較寄存器在下一開關(guān)周期內(nèi)的值；當前開關(guān)周期結(jié)束時，周期寄存器的影子寄存器把隨機數(shù)Y填入周期寄存器，比較寄存器的影子寄存器把隨機數(shù)C填入比較寄存器，因此下一個開關(guān)周期的大小及占空比相對上一個開關(guān)周期來說總是隨機的，整個脈寬調(diào)制的開關(guān)頻率也就是隨機變化的。進一步地，當前周期結(jié)束是以時鐘計數(shù)器的值變?yōu)榱銥闃酥荆敃r鐘計數(shù)器的值變?yōu)榱銜r，表示當前周期結(jié)束，周期寄存器的影子寄存器即把預(yù)存的隨機數(shù)填入周期寄存器，比較寄存器的影子寄存器即把預(yù)存的隨機數(shù)填入比較寄存器。進一步地，所述產(chǎn)生隨機數(shù)的數(shù)學算法為同余法、隨機數(shù)列表法、取中法、改進的同余法中的一種，或為其他可以產(chǎn)生隨機數(shù)的數(shù)學算法。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明利用數(shù)學方法產(chǎn)生一個隨機數(shù)作為下一開關(guān)周期內(nèi)周期寄存器數(shù)值，并進一步計算出待填入比較寄存器內(nèi)的數(shù)值，這樣，下一個開關(guān)周期的大小及占空比相對上一個開關(guān)周期來說總是隨機的，整個脈寬調(diào)制的開關(guān)頻率也就是隨機變化的，其原理簡單，易于在現(xiàn)有的硬件條件下實現(xiàn)，是一種易于推廣的隨機開關(guān)頻率控制的工程化方法。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例來進一步闡述本發(fā)明，在此實施例中，產(chǎn)生隨機數(shù)的方法為同余法。實施例一一種電力電子裝置隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制實現(xiàn)方法，包括以下步驟I、當前開關(guān)周期內(nèi)，DSP芯片采用同余法產(chǎn)生隨機數(shù)X(n+1)X(n+1) = (aXX(n)+c)mod(m)三個系數(shù)的一種取值為a = 216+3 = 65539c = Im = 232 = 4294967296設(shè)置一個初始值，例如取Xftl) = 1，則程序執(zhí)行一次后，就會產(chǎn)生出一個隨機數(shù)χω，隨著程序的不斷循環(huán)執(zhí)行，就產(chǎn)生了一系列的隨機數(shù)χω、χ(2)、χ(3)···χ(η)、χ(η+1)···。產(chǎn)生隨機數(shù)的程序可以每個開關(guān)周期執(zhí)行一次，這樣每個開關(guān)周期都會得到一個新的隨機數(shù)，隨機數(shù)的范圍為O至4294967296 ；2、利用每個開關(guān)周期得到的隨機數(shù)計算周期寄存器的下一個值Υ(η+1)，計算方式為
權(quán)利要求
1.一種電力電子裝置隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制實現(xiàn)方法，其特征在于，包括 當前開關(guān)周期內(nèi)，DSP芯片利用數(shù)學算法產(chǎn)生一個隨機數(shù)JT ,并利用隨機數(shù)JT汁算周期寄存器值Γ和比較寄存器值C利用隨機數(shù)計算出的數(shù)值Γ和C也是隨機的； 該周期寄存器值Γ在當前開關(guān)周期內(nèi)存入周期寄存器的影子寄存器內(nèi)作為周期寄存器在下一開關(guān)周期內(nèi)的值，該比較寄存器值C在當前開關(guān)周期內(nèi)存入比較寄存器的影子寄存器內(nèi)作為比較寄存器在下一開關(guān)周期內(nèi)的值； 當前開關(guān)周期結(jié)束時，周期寄存器的影子寄存器把隨機數(shù)Γ填入周期寄存器，比較寄存器的影子寄存器把隨機數(shù)C填入比較寄存器，因此下一個開關(guān)周期的大小及占空比相對上一個開關(guān)周期來說總是隨機的，整個脈寬調(diào)制的開關(guān)頻率也就是隨機變化的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種電力電子裝置隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制實現(xiàn)方法，其特征在于，當前周期結(jié)束是以時鐘計數(shù)器的值變?yōu)榱銥闃酥?，當時鐘計數(shù)器的值變?yōu)榱銜r，表示當前周期結(jié)束，周期寄存器的影子寄存器即把預(yù)存的隨機數(shù)填入周期寄存器，比較寄存器的影子寄存器即把預(yù)存的隨機數(shù)填入比較寄存器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述一種電力電子裝置隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制實現(xiàn)方法，其特征在于，所述產(chǎn)生隨機數(shù)的數(shù)學算法為同余法、隨機數(shù)列表法、取中法、改進的同余法中的一種，或為其他可以產(chǎn)生隨機數(shù)的數(shù)學算法。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種電力電子裝置隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制實現(xiàn)方法，其特征在于，所述產(chǎn)生隨機數(shù)的數(shù)學算法為同余法，所述隨機數(shù)的范圍為O至4294967296。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電力電子裝置隨機開關(guān)頻率脈寬調(diào)制實現(xiàn)方法，當前開關(guān)周期內(nèi)，DSP芯片利用數(shù)學算法產(chǎn)生一個隨機數(shù)，并利用隨機數(shù)計算周期寄存器值和比較寄存器值；該周期寄存器值在當前開關(guān)周期內(nèi)存入周期寄存器的影子寄存器內(nèi)作為周期寄存器在下一開關(guān)周期內(nèi)的值，該比較寄存器值在當前開關(guān)周期內(nèi)存入比較寄存器的影子寄存器內(nèi)作為比較寄存器在下一開關(guān)周期內(nèi)的值；當前開關(guān)周期結(jié)束時，周期寄存器的影子寄存器把隨機數(shù)填入周期寄存器，比較寄存器的影子寄存器把隨機數(shù)填入比較寄存器，因此下一個開關(guān)周期的大小及占空比相對上一個開關(guān)周期來說總是隨機的，整個脈寬調(diào)制的開關(guān)頻率也就是隨機變化的。
文檔編號H03K7/08GK102624368SQ201210083780
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者凌岳倫, 劉毅, 楊洪波, 王征宇, 陳建明 申請人:湖南南車時代電動汽車股份有限公司