[发明专利]应用于功率变换器的数模混合移相倍频调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率变换器，属于电力电子与电工技术领域，特别涉及应用于功率变换器的数模混合移相倍频调制方法。

背景技术

在本发明作出之前，目前的功率变换器中，通常采用传统的PWM调制方式来控制开关管的通断，驱动电路生成的开关管驱动信号频率与PWM信号的载波频率相等。当前对功率变换器的高功率密度要求不断提高，而开关频率的提高是功率变换器功率密度得以提高的一种有效途径，且功率变换器的数字化控制是一种有效的控制手段，这就要求数字控制芯片的输出控制脉冲信号频率能相应的提高，以满足开关管高开关频率的要求。然而输出控制脉冲频率的提高会造成实时计算资源的相对减少，这不利于数字控制芯片的实时控制，从而限制了采用数字控制时功率变换器功率密度的提高。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，提出了应用于功率变换器的数模混合移相倍频调制方法。

本发明的技术方案是：

应用于功率变换器的数模混合移相倍频调制方法，其主要技术特征在于所述功率变换器主电路将传感器检测到的输入端信号和输出端信号分别送至输入调理电路和输出调理电路，再到数字控制芯片的AD采样，将AD采样的输出信号连到控制器，控制器的输出信号连到移相调制发生器，所述的移相调制发生器由软件初始化进行配置，由所述控制器的输出信号确定移相角度，并实时更新所述移相调制发生器中的移相寄存器值，所述移相调制发生器输出的控制脉冲信号连到倍频驱动电路，倍频驱动电路输出的驱动信号连到功率变换器主电路中开关管的门极限流电阻。

所述移相调制发生器由数字控制芯片中的PWM模块通过配置实现；倍频驱动电路由基于高频隔离脉冲变压器的模拟电路实现；所述移相调制发生器和倍频驱动电路相结合所生成的开关管驱动信号的频率，是所述移相调制发生器中载波频率的2倍。

所述移相调制发生器中PWM控制脉冲信号的生成方法：

第一步：对PWM模块进行配置，使PWM1模块和PWM2模块输出控制脉冲信号PWM1和PWM2的脉宽均为开关周期的0.5倍，频率均等于载波的频率，且PWM2模块配置为移相使能；

第二步：根据控制器输出信号v_r的大小，确定移相角度的大小；

第三步：根据移相角度的大小，更新数字控制芯片中PWM2模块的移相寄存器值。

所述倍频驱动电路由基于高频隔离脉冲变压器的模拟电路组成，移相调制发生器输出与载波频率相同的控制脉冲信号PWM1和PWM2，经反相图腾柱放大得到控制脉冲信号PWM1_1和PWM2_1，控制脉冲信号PWM1_1和PWM2_1连到高频隔离脉冲变压器原边绕组的两输入端，高频隔离脉冲变压器两副边绕组的一组异名端输出连到或逻辑门的输入端，高频隔离脉冲变压器两副边绕组的另一组异名端相连后再连到或逻辑门的地，或逻辑门的输出端连到驱动芯片的输入端，驱动芯片的输出端连到功率变换器主电路中开关管的门极限流电阻。

所述高频隔离脉冲变压器两副边绕组的一组异名端输出连到或逻辑门的输入端，所述高频隔离脉冲变压器两副边绕组异名端输出的隔离控制脉冲信号v_d1和v_d2经或逻辑门相加后，或逻辑门便得到频率是载波频率2倍的输出信号v_d，即实现了脉冲控制信号的倍频；倍频后或逻辑门的输出信号v_d的宽度等于移相角且与开关管的占空比成线性关系，输出控制脉冲信号v_d的频率为载波频率的2倍，所述或逻辑门的输出信号v_d经过驱动芯片后得到同频的开关管驱动信号v_gs，开关管驱动信号v_gs的频率为载波频率的2倍，即实现了移相倍频调制。

本发明提出的应用于功率变换器的数模混合移相倍频调制方法具有以下优点：移相调制发生器由数字控制芯片中的PWM模块进行配置实现，倍频驱动电路采用基于高频隔离脉冲变压器的模拟电路实现，即数模混合移相倍频调制方法的实现无需增加额外的硬件成本，采用现有的数字控制芯片和倍频驱动电路就能实现本发明的方法，故成本低。本发明利用低频载波实现高开关频率，因而程序运算资源得到大大增加，从而使得先进而复杂的控制算法能在低成本的数字控制芯片中得以实现。可见，采用本发明的方法一方面可以提高变换器的功率密度，另一方面还能提高变换器的性价比。另外，本发明的数模混合移相倍频调制方法的优点还在于占空比能在0～100％范围内调节，且能在一个低频周期(如市电工作周期)内连续变化。

本发明的其他优点和效果将在下面继续说明。