变频PWM控制开关参数更新方法、PWM控制方法及控制装置与流程

本发明涉及一种电力电子控制领域，尤其涉及一种变频pwm控制开关参数更新方法、pwm控制方法及控制装置。

背景技术：

随着微控制单元mcu(microcontrolunit)系统和电力电子技术不断发展，对开关器件的数字化控制要求越来越高，脉冲宽度调制pwm(pulsewidthmodulation)控制方式广泛应用电力电子行业中，尤其在变频pwm控制系统中开关频率和占空比需要同时调节，准确实现不同参数实时更新是控制系统成败的关键。通常在反激拓扑应用场合中为了实现开关管的零电压开通，开关频率会跟随输出功率动态调节，因此pwm变频控制得到快速发展。低成本实现精确的数字化变频pwm控制有利于提高产品可靠性和市场竞争力。通常所使用的mcu中会集成pwm控制模块，通过不同的配置实现精确实时的变频控制，因此合理配置和应用pwm模块实现变频控制显得尤为重要。

在变频pwm控制方案中为了使得pwm开关当前开关周期执行完成，在下一个开关周期使用新的开关参数值，pwm模块通常会配置成影子(shadow)模式。传统的变频pwm控制中一般更新pwm参数是将计算完的各开关参数按照固定的顺序直接更新到pwm影子寄存器中，当前开关周期结束时会触发影子寄存器加载，实现参数更新。由于程序执行代码中开关参数更新有先后顺序，当采样计算周期和开关周期不一致时，将会导致同一个计算周期的pwm参数更新不在同一个开关周期内，因此就会出现同一个开关周期不同参数更新错误。这样在下一个开关周期内使用的开关参数是两个计算周期的计算值，在突变的条件下当比较值大于周期值时将出现异常驱动脉冲，可能造成控制系统保护或器件损坏。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中的缺点，提供了一种变频pwm控制开关参数更新方法，可有效减少参数更新带来的异常开关过程，不会触发保护而引起开关动作丢失，提高产品可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种变频pwm控制开关参数更新方法，包括以下步骤：

开关参数包括开关周期值和比较值；

获取当前开关周期值和比较值，待更新开关周期值和待更新比较值；

开关参数更新前预判当前开关周期值变化方向；

当开关周期值增大，则先更新周期值，再更新比较值；

当开关周期值减小，则先更新比较值，再更新周期值。

其中，有更新前开关周期prd1和待更新开关参数prd2；更新前比较值cmpa1和待更新比较值cmpa2；

当开关周期值增大：

当待更新比较值cmpa2大于当前周期值prd1，则先更新prd1到prd2，再更新cmpa1到cmpa2，在后续第一个以开关周期以prd2和cmpa1配合产生pwm驱动，在后续第二个及之后的开关周期以更新后的prd2和cmpa2配合产生pwm驱动。

当开关周期值减小：

当前比较值cmpa1大于待更新开关周期值prd2，先更新cmpa1到cmpa2，再更新prd1到prd2，在后续第一个开关周期以prd1和cmpa2配合产生pwm驱动，在后续第二个及之后的开关周期以更新后的prd2和cmpa2配合产生pwm驱动。

本发明还提供了一种变频pwm控制方法，采用所述的变频pwm控制开关参数更新方法实现驱动控制。

本发明还提供了一种变频pwm控制装置，采用所述的变频pwm控制开关参数更新方法实现驱动控制。

本发明的有益效果：

在变频pwm控制系统中需要配置pwm模块关键参数，如定时器周期(prd)、比较值(cmpa)等数据以获得对开关频率和占空比的控制。考虑到当采样计算周期和开关周期不一致时，可能刚好在开关周期结束前后更新了开关参数，将会导致下一开关周期使用错误的参数。

故本发明披露的技术方案在pwm参数更新之前，先对需要更新的关键参数计算值与当前使用的参数数值进行对比，当计算值在合理的范围内实施参数更新，在开关参数突变可能引发控制崩溃时，通过调整开关参数更新次序，以确保当前开关周期所使用参数不会超限越界，保证更新后的开关周期pwm输出驱动不会出现异常。并且能够在下一个开关周期快速响应开关参数的突变。

按本方法更新参数后虽然会出现开关周期内使用不同计算周期的参数，不会出现连续两个开关周期持续导通现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例开关参数更新方法流程图；

图2是传统更新方法开关参数增大正常更新示意图；

图3是传统更新方法开关参数减小正常更新示意图；

图4是传统更新方法开关参数增大异常更新示意图；

图5是传统更新方法开关参数减小异常更新示意图；

图6是本实施例开关参数增大更新示意图；

图7是本实施例开关参数减小更新示意图。

附图标记说明：cmpa比较值，cmpa1当前比较值，cmpa2待更新比较值，prd开关周期，prd1当前开关周期，prd2待更新开关周期，tc开关周期更新点，tp比较值更新点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

本实施例以单mos管驱动开关为例，pwm配置驱动方式为pwm计时器值ctr＝0时输出高电平开通mos管，ctr＝cpma时输出低电平关断mos管，ctr＝prd时开关周期结束计数器归零进入下一开关周期。pwm模块参数更新前的开关周期值为prd1、比较值为cmpa1；pwm模块参数更新后的开关周期值为prd2、比较值为cmpa2。当cmpa1<prd1且cmpa2<prd2时pwm开关输出正常。

如图1-图2，pwm的工作过程：在t＝0时刻，pwm计数器开始工作，此时ctr＝0开始输出驱动信号；在t＝t1时刻ctr＝cmpa1，此时封锁pwm输出驱动信号；在t＝t2时ctr＝prd1，pwm计数器复位到零，重新开始计数且输出驱动信号，开始下一个开关周期，ctr从0到cmpa1所经历的时间为pwm有效的控制时间，决定作用在电路上的开关管导通时间。

当开关参数在prd附近更新时，有两种情况：

情况1：如图3，开关参数增大突变时，若在tc时刻先更新cmpa参数，在tp时刻后更新prd，导致下一开关周期以cpma2和prd1组合作用，这将导致ctr先到达prd1而不能封锁pwm输出驱动，进而进入再下一个周期，这将导致连续两个开关周期pwm持续输出现象，出现异常开关；

情况2：如图4，开关参数减小突变时，若在tp时刻先更新prd，在tc时刻后更新cmpa参数，下一开关周期以cpma1和prd2组合作用，这将导致ctr先到达prd2而不能封锁pwm输出驱动，进而进入再下一个周期，这将导致连续两个开关周期pwm持续输出现象，同样出现异常开关。因此会造成连续两个开关周期vgs持续为高电平，输出开关波形异常。若vgs作为开关管的驱动信号，这将导致开关管持续导通两个周期，结果会触发过流保护或开关管等器件损坏。

如图1、图6、图7，本实施例通过预判待更新的开关参数范围确定开关参数更新次序，确保开关过程正常。具体步骤如下：

开关参数包括开关周期值和比较值。采集更新前开关周期prd1和待更新开关参数prd2；更新前比较值cmpa1和待更新比较值cmpa2；

如图6，当开关周期值增大，预判cmpa2和prd1的大小。

当待更新比较值cmpa2大于当前周期值prd1，则先更新prd1到prd2，再更新cmpa1到cmpa2，在后续第一个开关周期以cmpa1和prd2配合产生pwm驱动，在后续第二个及之后的开关周期以更新后的cmpa2和prd2配合产生pwm驱动。

如图有3组开关周期作用时间，分别为：cmpa1/prd1作用开关周期，cmpa1/prd2作用开关周期，cmpa2/prd2作用开关周期。

开关参数更新前一个周期，由cmpa1和prd1配合产生pwm驱动信号，此时开关参数还未及时更新完成；比较值在t2时刻之后更新至cmpa2，开关周期在t2之前更新至prd2，所以在第二个开关周期，cmpa还未及时更新至新参数，按照cmpa1和prd2配合产生pwm驱动信号，占空比相对减小，产生一个较长的关断时间确保开关管在开关周期内完成关断；在下一个开关周期，开关参数已经完成了更新，按照cmpa2和prd2配合产生新的pwm驱动信号。

如图7，当开关周期值减小，预判cmpa1和prd2的大小。

当前比较值cmpa1大于待更新开关周期值prd2，先更新cmpa1到cmpa2，再更新prd1到prd2，在后续第一个开关周期以cmpa2和prd1配合产生pwm驱动，能够保证当前开关周期有一段关断时间。在后续第二个及之后的开关周期以更新后的cmpa2和prd2配合产生pwm驱动。

如图有3组开关周期作用时间，分别为：cmpa1/prd1作用开关周期，cmpa1/prd2作用开关周期，cmpa2/prd2作用开关周期。

开关参数更新前一个周期，由cmpa1和prd1配合产生pwm驱动信号，此时开关参数还未及时更新完成；比较值在t2时刻之前更新至cmpa2，开关周期在t2之后更新至prd2，所以在第二个开关周期，prd还未及时更新至新参数，按照cmpa2和prd1配合产生pwm驱动信号，占空比相对减小，产生一个较长的关断时间确保开关管在开关周期内完成关断；在下一个开关周期，开关参数已经完成了更新，按照cmpa2和prd2配合产生新的pwm驱动信号。

本实施例方法能够避免连续两个开关周期持续导通现象，同时保证了较快的响应速度，只经过1个开关周期切换就完成突变开关参数的更新。

本实施例还涉及一种根据上述更新参数的方法实现的变频pwm控制方法，具体流程见上述pwm的工作过程。

本实施例还涉及一种变频pwm控制装置，采用上述的变频pwm控制开关参数更新方法实现驱动控制。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。