脉冲宽度调制方法、存储介质、电子设备及逆变电路
阅读说明：本技术 脉冲宽度调制方法、存储介质、电子设备及逆变电路 (Pulse width modulation method, storage medium, electronic device, and inverter circuit ) 是由 林石裕 王立新 吴俊杰 于 2021-08-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种脉冲宽度调制方法、存储介质、电子设备及逆变电路,所述脉冲宽度调制方法包括：获取开关器件的温度值；所述温度值包括所述逆变电路中上桥臂开关器件的第一温度值和下桥臂开关器件的第二温度值；确定所述第一温度值和所述第二温度值的温度平均值；根据所述温度平均值的大小控制所述开关器件的开关动作的执行时机。本发明通过与实际工作时开关器件产生的热量联动,进一步降低开关器件的损耗,提高逆变电路的效率,使得应用逆变电路的变频器系统更加节能减排。进一步地,均匀发热也使得开关器件整体的温升减小,从而提高产品的可靠性和使用寿命。(The invention provides a pulse width modulation method, a storage medium, an electronic device and an inverter circuit, wherein the pulse width modulation method comprises the following steps: acquiring a temperature value of a switching device; the temperature value comprises a first temperature value of an upper bridge arm switching device and a second temperature value of a lower bridge arm switching device in the inverter circuit; determining a temperature average of the first temperature value and the second temperature value; and controlling the execution time of the switching action of the switching device according to the temperature average value. The invention further reduces the loss of the switching device and improves the efficiency of the inverter circuit by linking with the heat generated by the switching device during actual work, so that a frequency converter system applying the inverter circuit can save more energy and reduce emission. Further, the uniform heating also reduces the overall temperature rise of the switching device, thereby improving the reliability and the service life of the product.)
技术领域
本发明属于电路控制的技术领域，涉及一种调制方法，特别是涉及一种脉冲宽度调制方法、存储介质、电子设备及逆变电路。
背景技术
随着电力电子技术的发展，变频调速系统由于其优异的节能效果得到了广泛的应用。而变频器自身的损耗也被日益关注，变频器的效率也开始成为重要的指标。
变频器一般通过脉宽调制技术控制功率开关器件，以占空比变化来实现调频调压的目的。由于SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)技术相较于SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation，正弦脉宽调制)技术，可以实现更高的直流电压利用率，因此逐渐成为主流。
现有技术中，为在脉冲宽度调制时提高效率，在变频器的逆变电路控制上作出了一些改进，但有的方法虽降低了开关器件的损耗，但开关分布在6路开关器件中并不均衡，会引起功耗和温度分布的变化，也会导致温度高的器件寿命降低。
因此，如何提供一种脉冲宽度调制方法、存储介质、电子设备及逆变电路，以解决现有技术无法在提高脉宽调制效率的同时，使得各开关器件的损耗均匀分布等缺陷，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种脉冲宽度调制方法、存储介质、电子设备及逆变电路，用于解决现有技术无法在提高脉宽调制效率的同时，使得各开关器件的损耗均匀分布的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种脉冲宽度调制方法，应用于逆变电路中，所述脉冲宽度调制方法包括：获取开关器件的温度值；所述温度值包括所述逆变电路中上桥臂开关器件的第一温度值和下桥臂开关器件的第二温度值；确定所述第一温度值和所述第二温度值的温度平均值；根据所述温度平均值的大小控制所述开关器件的开关动作的执行时机。
于本发明的一实施例中，所述根据所述温度平均值的大小控制所述开关器件的开关动作的执行时机的步骤，包括：判断所述温度平均值是否小于或等于预设温度值；若是，执行均值零序方式，控制所述上桥臂开关器件和所述下桥臂开关器件在每个开关周期均进行开关动作；若否，根据所述第一温度值和所述第二温度值的温差绝对值的大小，控制所述开关器件的开关动作的执行时机。
于本发明的一实施例中，所述根据所述第一温度值和所述第二温度值的温差绝对值的大小，控制所述开关器件的开关动作的执行时机的步骤，包括：判断所述温差绝对值是否小于或等于预设温差；若是，执行交替零序方式，控制所述上桥臂开关器件和所述下桥臂开关器件在每个开关周期的波峰波谷的预定位置不进行开关动作；若否，根据所述第一温度值和所述第二温度值的温差大小，控制所述开关器件的开关动作的执行时机。
于本发明的一实施例中，所述控制所述上桥臂开关器件和所述下桥臂开关器件在每个开关周期的波峰波谷的预定位置不进行开关动作的步骤，包括：确定每个开关周期的波峰或波谷；在所述波峰或波谷所对应的预设角度范围内，控制所述上桥臂开关器件和所述下桥臂开关器件不进行开关动作。
于本发明的一实施例中，所述根据所述第一温度值和所述第二温度值的温差大小，控制所述开关器件的开关动作的执行时机的步骤，包括：设置一极值零序变量；若所述温差大于所述预设温差，根据所述极值零序变量增加所述上桥臂开关器件不进行开关动作的时间；若所述温差小于所述预设温差的相反数，根据所述极值零序变量增加所述下桥臂开关器件不进行开关动作的时间。
于本发明的一实施例中，根据所述极值零序变量所述增加所述上桥臂开关器件不进行开关动作的时间的步骤，包括：若所述极值零序变量为第一数值，通过占空比控制极值零序信号和交替零序信号的切换。
于本发明的一实施例中，根据所述极值零序变量所述增加所述下桥臂开关器件不进行开关动作的时间的步骤，包括：若所述极值零序变量为第二数值，通过占空比控制极值零序信号和交替零序信号的切换。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明另一方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的脉冲宽度调制方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明又一方面提供一种电子设备，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述电子设备执行所述的脉冲宽度调制方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明最后一方面提供一种逆变电路，所述逆变电路包括：温度传感器、开关器件、所述的电子设备和驱动器；所述温度传感器检测所述开关器件的温度值，并将所述温度值传输至所述电子设备；所述温度值包括所述逆变电路中上桥臂开关器件的第一温度值和下桥臂开关器件的第二温度值；所述电子设备获取所述温度值；确定所述第一温度值和所述第二温度值的温度平均值；根据所述温度平均值的大小控制所述开关器件的开关动作的执行时机；生成与所述执行时机对应的驱动信号，并将所述驱动信号传输至所述驱动器；所述驱动器根据所述驱动信号，驱动所述开关器件。
如上所述，本发明所述的脉冲宽度调制方法、存储介质、电子设备及逆变电路，具有以下有益效果：
本发明利用各开关器件的温度值进行分析，根据上桥臂开关器件与下桥臂开关器件的温度大小关系，确定各开关器件开关动作的执行时机。通过与实际工作时开关器件产生的热量联动，进一步降低开关器件的损耗，提高逆变电路的效率，使得应用逆变电路的变频器系统更加节能减排。进一步地，均匀发热也使得开关器件整体的温升减小，从而提高产品的可靠性和使用寿命。
附图说明
图1显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的原理流程图。
图2显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的直流转交流逆变电路图。
图3显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的温度值分析原理图。
图4显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的均值零序波形图。
图5显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的交替零序波形图。
图6显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的下桥臂不开关调制波形图。
图7显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的下桥臂不开关时间上限波形图。
图8显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的上桥臂不开关调制波形图。
图9显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的上桥臂不开关时间上限波形图。
图10显示为本发明的电子设备于一实施例中的结构连接示意图。
图11显示为本发明的逆变电路于一实施例中的电路原理图。
元件标号说明
1 电子设备
11 处理器
12 存储器
2 温度传感器
3 开关器件
4 驱动器
S11～S13 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明所述的脉冲宽度调制方法、存储介质、电子设备及逆变电路通过与实际工作时开关器件产生的热量联动，进一步降低开关器件的损耗，提高逆变电路的效率，使得应用逆变电路的变频器系统更加节能减排。进一步地，均匀发热也使得开关器件整体的温升减小，从而提高产品的可靠性和使用寿命。
以下将结合图1至图11详细阐述本实施例的一种脉冲宽度调制方法、存储介质、电子设备及逆变电路的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的脉冲宽度调制方法、存储介质、电子设备及逆变电路。
请参阅图1，显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的原理流程图。如图1所示，所述脉冲宽度调制方法具体包括以下几个步骤：
S11，获取开关器件的温度值；所述温度值包括所述逆变电路中上桥臂开关器件的第一温度值和下桥臂开关器件的第二温度值。
请参阅图2，显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的直流转交流逆变电路图。如图2所示，TC1示意逆变电路上桥臂开关器件的温度传感器，TC2示意逆变电路下桥臂开关器件的温度传感器。Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6为逆变电路的开关器件，与驱动器连接后进行开关动作，C1与C2为母线电容，C1上端与C2下端之间为直流母线电压DC+、DC-。
于实际应用中，所述温度传感器可以是热电偶、热敏电阻、铂电阻RTD(ResistanceTemperature Detector，电阻温度探测器)和温度IC(Integrated Circuit，集成电路)芯片中的任何一种可以测量温度的器件，优选的，温度传感器选择NTC(Negative TemperatureCoefficient，负温度系数)类型的热敏电阻或者线性输出的温度IC。
S12，确定所述第一温度值和所述第二温度值的温度平均值。
S13，根据所述温度平均值的大小控制所述开关器件的开关动作的执行时机。
于一实施例中，S13具体包括以下步骤：
(1)判断所述温度平均值是否小于或等于预设温度值。
请参阅图3，显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的温度值分析原理图。如图3所示，呈现了根据上桥臂开关器件与下桥臂开关器件的不同的温度大小关系，确定各开关器件开关动作的执行时机。
具体地，令所述温度平均值为T，第一温度值即上桥臂开关器件的温度值为Tu，第二温度值即下桥臂开关器件的温度值为Td。则，温度平均值T＝(Tu+Td)/2。所述预设温度值为A，由此，比较T与A的大小关系。
(2)若是，执行均值零序方式，控制所述上桥臂开关器件和所述下桥臂开关器件在每个开关周期均进行开关动作。
具体地，若T≤A，执行均值零序方式，控制所述上桥臂开关器件和所述下桥臂开关器件在每个开关周期均进行开关动作。
于实际应用中，请参阅图4，显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的均值零序波形图。如图4所示，横坐标为时间，纵坐标为电压，呈现了在波峰处上桥臂开关器件在每个开关周期均进行开关动作以及在波谷处下桥臂开关器件在每个开关周期均进行开关动作。
具体地，均值零序信号计算过程如下：
其中，为需要注入的零序分量，为三相正弦调制波中的最大值，为三相正弦调制波中的最小值。
(3)若否，根据所述第一温度值和所述第二温度值的温差绝对值的大小，控制所述开关器件的开关动作的执行时机。
具体地，若T>A，根据所述第一温度值和所述第二温度值的温差绝对值的大小abs(Tu-Td)，控制所述开关器件的开关动作的执行时机。具体包括以下步骤：
(3-1)判断所述温差绝对值是否小于或等于预设温差。
具体地，令预设温差为deltaT，判断abs(Tu-Td)是否小于或等于deltaT。
(3-2)若是，执行交替零序方式，控制所述上桥臂开关器件和所述下桥臂开关器件在每个开关周期的波峰波谷的预定位置不进行开关动作。
于一实施例中，确定每个开关周期的波峰或波谷；在所述波峰或波谷所对应的预设角度范围内，控制所述上桥臂开关器件和所述下桥臂开关器件不进行开关动作。
具体地，若abs(Tu-Td)≤deltaT，执行交替零序方式，例如，预设角度范围为60度，则在所述波峰或波谷所对应的60度范围内，控制所述上桥臂开关器件和所述下桥臂开关器件不进行开关动作。调制波形请参阅图5，显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的交替零序波形图。
具体地，交替零序信号计算过程如下：
其中，为需要注入的零序分量，为三相正弦调制波中的最大值，为三相正弦调制波中的最小值，M为极值零序变量，M＝1或者0。
(3-3)若否，根据所述第一温度值和所述第二温度值的温差大小，控制所述开关器件的开关动作的执行时机。
具体地，若abs(Tu-Td)>deltaT，根据Tu-Td与deltaT或-deltaT的大小关系，控制所述开关器件的开关动作的执行时机。具体包括以下步骤：
(3-3-1)设置一极值零序变量。
具体地，设置极值零序变量为M，M为极值零序信号计算公式中的M，极值零序信号计算过程如下：
其中，为需要注入的零序分量，为三相正弦调制波中的最大值，为三相正弦调制波中的最小值，M为极值零序变量，M＝1或者0。
(3-3-2)若所述温差大于所述预设温差，根据所述极值零序变量增加所述上桥臂开关器件不进行开关动作的时间。
具体地，若所述极值零序变量为第一数值，通过占空比控制极值零序信号和交替零序信号的切换。
于实际应用中，所述极值零序变量为第一数值0，即M＝0。若Tu-Td>deltaT，则增加上桥臂开关器件的不开关时间，调制波形参阅图8，图8显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的上桥臂不开关调制波形图；不开关时间的上限按极值零序(M＝0)运行，调制波形参阅图9，图9显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的上桥臂不开关时间上限波形图。
当Tu–Td>deltaT时，占空比D(n)＝KP(Tu(n)–Td(n))+∑Ki(Tu(n)-Td(n))，其中，Kp为比例系数，ki为积分系数，Tu(n)，Td(n)分别代表上桥臂开关器件和下桥臂开关器件第n次采样时的采样值。占空比用于控制极值零序(M＝0)和交替零序信号的切换。
(3-3-3)若所述温差小于所述预设温差的相反数，根据所述极值零序变量增加所述下桥臂开关器件不进行开关动作的时间。
具体地，若所述极值零序变量为第二数值，通过占空比控制极值零序信号和交替零序信号的切换。
于实际应用中，所述极值零序变量为第二数值1，即M＝1。若Tu-Td<-deltaT，则增加下桥臂不开关时间，调制波形见图6，图6显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的下桥臂不开关调制波形图；不开关时间的上限按极值零序(M＝1)运行，调制波形见图7，图7显示为本发明的脉冲宽度调制方法于一实施例中的下桥臂不开关时间上限波形图。
当Tu–Td<-deltaT时，占空比D(n)＝-KP(Tu(n)–Td(n))-∑Ki(Tu(n)-Td(n))，其中，Kp为比例系数，ki为积分系数，Tu(n)，Td(n)分别代表上桥臂开关器件和下桥臂开关器件第n次采样时的采样值。占空比用于控制极值零序(M＝1)和交替零序信号的切换。
由此，图6和图8所示的与开关动作控制对应的波形调制方法，在交替零序信号的基础上，进行交替零序和极值零序的切换，既不会影响电压输出，且能够平衡损耗和发热的分布。
本发明所述的脉冲宽度调制方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述脉冲宽度调制方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的计算机可读存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机存储介质。
请参阅图10，显示为本发明的电子设备于一实施例中的结构连接示意图。如图10所示，本实施例提供一种电子设备1，具体包括：处理器11及存储器12；所述存储器12用于存储计算机程序，所述处理器11用于执行所述存储器12存储的计算机程序，以使所述电子设备1执行所述脉冲宽度调制方法的各个步骤。
上述的处理器11可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Alication SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
上述的存储器12可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
请参阅图11，显示为本发明的逆变电路于一实施例中的电路原理图。如图11所示，本发明所述的逆变电路包括：电子设备1、温度传感器2、开关器件3和驱动器4。
所述温度传感器2检测所述开关器件3的温度值，并将所述温度值传输至所述电子设备1；所述温度值包括所述逆变电路中上桥臂开关器件的第一温度值和下桥臂开关器件的第二温度值。
所述电子设备1获取所述温度值；确定所述第一温度值和所述第二温度值的温度平均值；根据所述温度平均值的大小控制所述开关器件的开关动作的执行时机；生成与所述执行时机对应的驱动信号，并将所述驱动信号传输至所述驱动器4。
所述驱动器4根据所述驱动信号，驱动所述开关器件3。
于一实施例中，所述逆变电路可以是任何的三相逆变结构的电路，例如可以是两电平三相逆变电路。
综上所述，本发明所述脉冲宽度调制方法、存储介质、电子设备及逆变电路利用各开关器件的温度值进行分析，根据上桥臂开关器件与下桥臂开关器件的温度大小关系，确定各开关器件开关动作的执行时机。通过与实际工作时开关器件产生的热量联动，进一步降低开关器件的损耗，提高逆变电路的效率，使得应用逆变电路的变频器系统更加节能减排。进一步地，均匀发热也使得开关器件整体的温升减小，从而提高产品的可靠性和使用寿命。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
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