[发明专利]一种插入可变死区时间的PWM互补输出方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种插入可变死区时间的PWM互补输出方法属三相桥式逆变电路控制技术领域。

背景技术

PWM是Pulse Width Modulation的缩写，即脉冲宽度调制，它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到变频电源与控制的许多领域中。

在正弦脉宽调制式(SPWM)变频电路中，使用最多的是如图1所示的三相桥式逆变电路，由六个逆变管(IGBT)组成三相逆变桥，在逆变的过程中，互补的PWM信号控制同一桥臂的两个逆变管总是处在不停地交替导通和截止状态，以U相为例，在互补PWM信号UH和UL的控制下，由T1导通时，T2截止，转化为T1截止时，T2导通，如此反复，从而实现直流转化为交流。在交替过程中，一旦出现一管尚未完全截止，而另一管已经开始导通的状况，将立即引起直流高压经T1和T2的直流，相当于短路，T1和T2必将立即被损坏。为避免以上的现象的出现，在交替的SPWM控制电路中，必须留出一定的死区时间。死区是为保护开关器件安全、可靠运行而必须采取的措施。死区时间应根据器件导通、关断速度确定。但是如果原始信号比较宽，死区时间比较短，则容易使逆变电路因电流过大造成支路和输出短路，并使过流保护变得困难，但是若原始信号变窄，死区时间过长，将引起调制过程的非线性，从而影响逆变后输出电压的波形和数值。那么由于PWM原始脉冲宽度在驱动三相桥式逆变电路时是变化的，则死区时间也有时会做相应的微调。如果死区时间通过由死区时间设定寄存器决定，其可以通过程序在微处理器里面进行灵活调整，这种方式可增加运行的可靠性及灵活性。可变死区时间的插入方法见《电子技术应用》2001年第一期73页到74页的《基于FPGA的三相PWM发生器》。其逻辑实现采用一个加法器、一个减法器及多个比较器实现了可变死区时间的插入，这种逻辑实现的方法比较复杂，所用门数比较多，对于降低成本构成不利的影响。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷和不足，本发明提供一种插入可变死区时间的PWM互补输出方法。

本发明是通过以下的技术方案来完成的：

一种插入可变死区时间的PWM互补输出方法，它是由三组相同的控制电路来实现的，其中每组控制电路包括边沿检测单元、死区时间设定寄存器、计数器单元、死区时间插入单元和输出互补PPWM和NPWM信号的两个D触发器；边沿检测单元包括D触发器和异或门，PWM输入信号输入端分别连接到D触发器的数据输入端和异或门的一个输入端，时钟信号CLK输入端连接到D触发器时钟输入端，D触发器的数据输出端连接到异或门的另一个输入端；计数器单元包括加法计数器、或门和比较器，加法计数器的输出端分别连接到或门和比较器的输入端，同时死区时间设定寄存器输出端连接到比较器的另一个输入端，比较器的输出端连接到加法计数器的同步复位端，边沿检测单元的异或门输出端连接到或门的另一个输入端，或门的输出端连接到加法计数器的使能端，时钟信号CLK输入端连接到加法计数器的时钟输入端；死区时间插入单元包括非门、与门和或非门，PWM输入信号的输入端分别连接到与门和或非门的输入端，计数器单元的或门输出端连接到非门的输入端和或非门的另一个输入端，非门的输出端连接到与门的另一个输入端；死区时间插入单元中的与门输出端连接到输出PPWM信号的D触发器输入端，或非门输出端连接到输出NPWM信号的D触发器输入端，时钟信号CLK输入端分别连接到上述的两D触发器的时钟输入端，两D触发器的输出端输出PPWM和NPWM信号，该方法步骤如下：

1、将上述三组控制电路中的两个D触发器的输出端分别连接到三相桥式逆变电路中的六个逆变管IGBT的基极上，在三组控制电路PWM输入端上分别提供相应的PWM输入信号PWM_IN，接通电源后开始工作；

2、PWM输入信号PWM_IN输入到边沿检测单元中，在边沿检测单元中，PWM_IN通过一个D触发器产生锁存后的信号与PWM输入信号PWM_IN进行异或产生边沿变化标志信号CF；