[发明专利]变频器中FPGA实现平滑窄脉冲的补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种窄脉冲补偿方法，具体说是一种变频器中FPGA实现平滑窄脉冲的补偿方法。

背景技术

本发明涉及一种在中压、大功率的变频器传动系统中，因电力电子开关器件驱动波形存在窄脉冲，尤其在低频时，即开通驱动信号还未使器件完全导通时，关断驱动信号又使其断开，这样开关功率器件就工作在放大区，未进入饱和工作区，造成开关损耗增加，导致器件发热，而又不能输出有效电平，影响器件寿命的同时，引进干扰，造成对反向二极管的较大冲击，导致输出线电压的总谐波失真(THD)增加，增加线电压负序分量，导致电动机的运行性能变差。

为了避免以上问题的发生，目前常用的解决措施，是直接删除窄脉冲。直接删除窄脉冲后如不进行补偿，在低频时会导致输出波形严重畸变，输出起动转矩降低，电压谐波增加，三相电压不平衡，出现偶次谐波等问题，这些问题将严重影响了系统的运行性能，降低系统的效率。

发明内容

发明目的：本发明要解决的技术问题是，提供一种确保每个驱动波形都能使绝缘栅双极型晶体管(IGBT)输出有效波形，并且使实际输出波形与参考值保持一致，保证电机转矩的平滑。

一种变频器中FPGA实现平滑窄脉冲的补偿方法，它包括如下步骤：

(1)在FPGA内部，判断输入调制波的值是否是窄脉冲：如果输入调制波不是窄脉冲，则转入步骤105，FPGA输出PWM波形；如果输入调制波是窄脉冲，则转入步骤102，FPGA把该输入调制波的值保存到窄脉冲寄存器中，当前不产生PWM波形；

(2)再次输入调制波，转入到步骤101，重新判断该输入调制波的值是否是窄脉冲：如果不是，转入步骤105，FPGA输出PWM波形；且输出调制波的值为输入调制波的值与窄脉冲寄存器内的值之和，窄脉冲寄存器清零；

如果输入调制波为窄脉冲，则转入步骤102，输入调制波累加到窄脉冲寄存器中；然后转入步骤103，判断窄脉冲寄存器中的累加值之和是否大于等于窄脉冲上限值：如果累加值之和大于等于窄脉冲上限值，则转入步骤104，即FPGA输出宽度为窄脉冲上限值的PWM波形；窄脉冲寄存器内的剩余值为窄脉冲寄存器累加值之和减去窄脉冲上限值；

如果FPGA当前输入调制波为窄脉冲，且与窄脉冲寄存器的累加值之和小于窄脉冲上限值时，则把当前输入调制波值累加到窄脉冲寄存器中，此时输出调制波为零，FPGA不输出PWM波。

其中，步骤(1)中，如果输入调制波大于或等于窄脉冲上限值，则不是窄脉冲；如果输入调制波小于窄脉冲上限值，则为窄脉冲。

其中，所述的窄脉冲上限值为3us。

在FPGA(现场可编程逻辑门阵列)中，由调制波和载波比较产生一系列PWM脉冲波(脉冲宽度调制波)，FPGA对输出的PWM脉冲波进行判断，对相应的窄脉冲进行恰当的处理。当FPGA判断出不是窄脉冲时，则直接输出当前的波形，当FPGA判断出是窄脉冲时，则暂不输出当前的值，保存当前窄脉冲的值，当FPGA保存的窄脉冲寄存器的值与当前输入调制波的和，到能使功率器件有效导通时，FPGA输出此值，产生相应的PWM波形。但是为了输出较平滑的SPWM波形，输出PWM宽度要做适当的处理，在保证使功率器件有效导通的同时，为确保电机电流波形的平滑，不能使输出的PWM波形突然变宽，要对累加值的大小，在输出时进行一定的限制，此限制值的大小即为窄脉冲上限值。

有益效果：1、在FPGA控制器内部，对产生的窄脉冲进行适当的累加，然后根据有效脉冲的要求，输出最小有效脉冲的驱动信号，这样正弦波的交越处波形更平滑，器件的导通次数有效减少，器件发热减少，且输出波形的谐波含量减小，系统性能得到明显的提高。2、采取这种窄脉冲补偿措施，不需要额外的硬件电路，就能保证在正弦波出现窄脉冲处输出平滑的波形，有效的减少功率器件的开关频率，减少器件的发热，减少系统的谐波含量，增大器件的有效输出电平，提高整个系统的效率，系统运行性能得到明显的提高。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为现有变频器输出的相电压和相电流。

图3为使用本发明的方法变频器输出的相电压和相电流。

图4为现有变频器输出的局部放大的相电压和相电流。

图5使用本发明的方法变频器输出局部放大的相电压和相电流。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。

如图1所示，本发明的变频器中FPGA实现平滑窄脉冲的补偿方法包括如下步骤：