CN2867714Y - 多路正弦脉宽调制脉冲产生装置及变频器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多路正弦脉宽调制脉冲产生装置，该多路正弦脉宽调制脉冲产生装置包括数字信号处理模块和脉冲产生单元，该数字信号处理模块包括输入端和脉冲周期信号输出端，该脉冲产生单元包括定时器和多个计数器，该定时器包括连接至该数字信号处理模块的脉冲周期信号输出端的脉冲周期信号输入端和定时信号输出端，每一计数器包括连接至该数字信号处理模块的脉冲周期信号输出端的脉冲周期信号输入端、连接至该定时器的定时信号输出端的定时信号输入端和脉冲信号输出端。该多路正弦脉宽调制脉冲产生装置可以实现对输出脉冲信号的组数动态配置。本实用新型还提供一种采用该多路正弦脉宽调制脉冲产生装置的变频器。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种脉冲产生装置及采用该脉冲产生装置的变频器，尤其涉及一种多路正弦脉宽调制脉冲产生装置及采用该多路正弦脉宽调制脉冲产生装置的变频器。
【背景技术】
目前，在中、高压变频领域中，基于模块式架构的变频器***，为了产生多路具有严格相位关系的正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse-WidthModulation，SPWM)驱动波形，普遍采用微程序控制器(Micro ControllerUnit，MCU)与定时芯片结合的方式。使用微程序控制器产生基本的正弦脉宽调制脉冲数值，然后写入到可编程定时芯片如8253，由定时芯片产成脉冲，最终由多片定时芯片产生多路具有一定相位差的脉冲。
采用上述现有技术方式存在的缺点如下：第一，每个定时芯片对应固定组输出，所以要多路输出是要搭配适当数量的定时芯片，当应用于不同输出组数时，需要更换不同的定时芯片，如3组、6组和10组搭配的定时芯片各不相同；第二，由于输出与定时芯片是硬件连接的，所以不能实现对输出信号的组数的动态配置，无法满足如冗余，故障保护等需要动态改变组配置的要求。
【实用新型内容】
为克服现有技术变频器***采用的脉冲产生装置应用灵活性差及无法实现对输出信号的组数动态配置的缺陷，本实用新型提供一种能实现对输出信号的组数动态配置的多路正弦脉宽调制脉冲产生装置。
本实用新型还提供一种采用上述多路正弦脉宽调制脉冲产生装置的变频器。
本实用新型为解决上述技术问题所提供的一种技术方案是：提供一种多路正弦脉宽调制脉冲产生装置，该装置包括数字信号处理模块和脉冲产生单元，该数字信号处理模块包括输入端和脉冲周期信号输出端，该脉冲产生单元包括定时器和多个计数器，该定时器包括连接至该数字信号处理模块的脉冲周期信号输出端的脉冲周期信号输入端和定时信号输出端，每一计数器包括连接至该数字信号处理模块的脉冲周期信号输出端的脉冲周期信号输入端、连接至该定时器的定时信号输出端的定时信号输入端和脉冲信号输出端。
本实用新型还提供一种具有主控板的变频器，该变频器的主控板包括电源、时钟振荡器、多路正弦脉宽调制脉冲产生装置和存储器，该电源为时钟振荡器、多路正弦脉宽调制脉冲产生装置和存储器提供工作电压，该时钟振荡器产生时钟信号并提供至多路正弦脉宽调制脉冲产生装置，该多路正弦脉宽调制脉冲产生装置包括数字信号处理模块和脉冲产生单元，该数字信号处理模块包括输入端和脉冲周期信号输出端，该存储器接收并存储由该数字信号处理模块的脉冲周期信号输出端输出的信号，该脉冲产生单元包括定时器和多个计数器，该定时器包括连接至该数字信号处理模块的脉冲周期信号输出端的脉冲周期信号输入端和定时信号输出端，每一计数器包括连接至该数字信号处理模块的脉冲周期信号输出端的脉冲周期信号输入端、连接至该定时器的定时信号输出端的定时信号输入端和脉冲信号输出端。
与现有技术相比，本实用新型的多路正弦脉宽调制脉冲产生装置由于采用该数字信号处理模块结合包括定时器和多个计数器的脉冲产生单元，利用该数字信号处理模块高效的数字处理能力和脉冲产生单元高速并行处理能力，可以实现理想的功能，脉冲产生单元可以通过定时器和多个计数器灵活的进行重配置，适用不同的正弦脉宽调制组数需要，无需变更硬件，即实现对输出脉冲信号的组数动态配置。如上所述，本实用新型采用该多路正弦脉宽调制脉冲产生装置的变频器简化了产品系列化的程序，同时可以实现对输出脉冲信号的组数的动态配置。
【附图说明】
图1是本实用新型多路正弦脉宽调制脉冲产生装置的模块示意图；
图2是本实用新型采用图1所示的多路正弦脉宽调制脉冲产生装置的变频器主控板的模块示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1，是本实用新型多路正弦脉宽调制脉冲产生装置的一种实施方式的示意图。该多路正弦脉宽调制脉冲产生装置包括数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)模块10和现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)20。该数字信号处理模块10包括速度给定端S0、其他给定端S1、工艺反馈端S2、其他反馈端S4和脉冲周期信号输出端AD，该速度给定端S0、其他给定端S1、工艺反馈端S2、其他反馈端S4均为信号输入端。该现场可编程门阵列20包括定时器200和多个计数器210，该定时器200包括脉冲周期信号输入端ADI和定时信号输出端T，每一计数器包括脉冲周期信号输入端ADI、定时信号输入端TI、脉冲信号输出端SPWMX和SPWMY。该脉冲周期信号输出端AD、该定时器的脉冲周期信号输入端ADI以及每一计数器的脉冲周期信号输入端ADI都以地址/数据总线形式的表现。
该数字信号处理模块10根据速度给定端S0和其他给定端S1的给定数据，并结合工艺反馈端S2和其他反馈端S4的反馈数据计算出当前输出适当的32位数字信号，并由该脉冲周期信号输出端AD输出，该32位数字信号表示脉冲波形的脉冲周期。
该现场可编程门阵列20为脉冲产生单元，该定时器200通过脉冲周期信号输入端ADI接收该表示脉冲波形的周期的32位数字信号，并由定时信号输出端T输出对应于该脉冲波形的周期的24位脉冲控制信号。每一计数器210的定时信号输入端TI接收计数控制信号，每一计数器210的脉冲周期信号输入端ADI接收由该数字信号处理模块10输出的脉冲波形的周期的32位数字信号，而且每一计数器210在计数控制信号控制下对该数字信号处理模块10写入的数值信号进行计数，以该计数器210的最高位作为脉冲输出，并由该计数器210的脉冲信号输出端SPWMX和SPWMY输出。
如上所述，该数字信号处理模块10只负责数值运算，把波形产生任务分配到该现场可编程门阵列20产生，每一计数器210接收该数字信号处理模块10写入的32位数值数据，然后在该定时器200输出的同步定时信号的控制下，由内部时序逻辑产生与32位数值数据对应的正弦脉宽调制的脉冲波形。
本实施方式中，该多路正弦脉宽调制脉冲产生装置采用该数字信号处理模块10结合现场可编程门阵列20，利用该数字信号处理模块10高效的数字处理能力和现场可编程门阵列20高速并行处理能力，将脉冲产生方式由主从方式改为多路独立方式。每一路脉冲由独立的电路产生，各路之间严格的相位关系通过高速时钟来保证。因此产生多路脉冲的相位精确，一致性好。
由于采用该数字信号处理模块10结合现场可编程门阵列20，利用该数字信号处理模块10高效的数字处理能力和现场可编程门阵列20高速并行处理能力，可以实现理想的功能。现场可编程门阵列20可以灵活的进行重配置，适用不同的正弦脉宽调制组数需要，无需变更硬件，即实现对输出信号的组数动态配置。系列化的产品也可以共用***的控制电路板。节省开发成本和维护开销。
请参阅图2，是采用上述实施方式的多路正弦脉宽调制脉冲产生装置的变频器主控板的模块示意图。该变频器是一6000V高压变频器，其主控板包括上述实施方式中的数字信号处理模块10、现场可编程门阵列20以及电源30、时钟振荡器40、数字量输入单元50、模拟量输入单元60、通信接口70、内存单元80、存储器90和脉冲输出单元5。该电源30使用线性稳压IC产成需要的5V和2.5V工作电源，且该电源30为数字信号处理模块10、时钟振荡器40、数字量输入单元50、模拟量输入单元60、通信接口70、内存单元80和存储器90提供5V工作电源，该电源30为现场可编程门阵列20提供2.5V工作电源。该数字信号处理模块、现场可编程门阵列20、内存单元80、存储器90等模块以总线连接。
采用时钟振荡器40产生40M***时钟信号提供至该数字信号处理模块10和现场可编程门阵列20。各种给定和反馈信号通过数字量输入单元50和模拟量输入单元60以数据信号输入到数字信号处理模块10中，该数字信号处理模块10在上位机及触摸屏通过通信接口70的监控下进行工作，在运行状态下，数字信号处理模块10根据给定信号，参数计算出当前的正弦脉宽调制的脉冲数值，通过总线写入现场可编程门阵列20，由现场可编程门阵列20产生多组正弦脉宽调制的脉冲波形输出。
该主控板可实现多种配置，配置通过在线下载器直接下载到现场可编程门阵列20中进行配置，通过配置可满足6000V下的6组，也可以满足10KV 10组。实际上可以实现从3到10组的可配置组数。同时可以通过数字信号处理模块10软件控制的方式实现既定组下的动态配置。例如：在6000V配置下，当一组功率模块出现故障时，可以动态屏蔽故障组，实现5组降额运行，不中断用户负载工作。这同时也可以实现冗余功能上。
Claims (10)
1.一种多路正弦脉宽调制脉冲产生装置，其特征在于：包括数字信号处理模块和脉冲产生单元，该数字信号处理模块包括输入端和脉冲周期信号输出端，该脉冲产生单元包括定时器和多个计数器，该定时器包括连接至该数字信号处理模块的接收脉冲周期定时信号输出的脉冲周期地址/数据总线，每一计数器包括连接至该数字信号处理模块的接收脉冲周期信号输出脉冲周期地址/数据总线、连接至该定时器的定时信号输出端的定时信号输入端和脉冲信号输出端。
2.如权利要求1所述的多路正弦脉宽调制脉冲产生装置，其特征在于：该脉冲周期信号输出端、该定时器的脉冲周期信号输入端以及每一计数器的脉冲周期信号输入端都以地址/数据总线形式的表现。
3.如权利要求1所述的多路正弦脉宽调制脉冲产生装置，其特征在于：该数字信号处理模块根据其输入端接收的给定数据和反馈数据计算出脉冲周期信号并由脉冲周期信号输出端输出，该定时器的脉冲周期信号输入端接收该脉冲周期信号，并产生同步时钟信号由定时信号输出端输出。
4.如权利要求3所述的多路正弦脉宽调制脉冲产生装置，其特征在于：每一计数器由其脉冲周期信号输入端接收该脉冲周期信号，由其定时信号输入端接收该同步时钟信号，并由脉冲信号输出端输出与该脉冲周期信号对应的脉冲波形。
5.如权利要求3所述的多路正弦脉宽调制脉冲产生装置，其特征在于：该数字信号处理模块的输入端包括给定数据端和反馈信号端，由该给定数据端输入给定数据，由该反馈信号端输入反馈数据。
6.一种具有主控板的变频器，该变频器的主控板包括电源、时钟振荡器、多路正弦脉宽调制脉冲产生装置和存储器，该电源为时钟振荡器、多路正弦脉宽调制脉冲产生装置和存储器提供工作电压，该时钟振荡器产生时钟信号并提供至多路正弦脉宽调制脉冲产生装置，其特征在于：该多路正弦脉宽调制脉冲产生装置包括数字信号处理模块和脉冲产生单元，该数字信号处理模块包括输入端和脉冲周期信号输出端，该存储器接收并存储由该数字信号处理模块的脉冲周期信号输出端输出的信号，该脉冲产生单元包括定时器和多个计数器，该定时器包括连接至该数字信号处理模块的脉冲周期信号输出端的脉冲周期信号输入端和定时信号输出端，每一计数器包括连接至该数字信号处理模块的脉冲周期信号输出端的脉冲周期信号输入端、连接至该定时器的定时信号输出端的定时信号输入端和脉冲信号输出端。
7.如权利要求6所述的变频器，其特征在于：该数字信号处理模块根据其输入端接收的给定数据和反馈数据计算出脉冲周期信号并由脉冲周期信号输出端输出，该定时器的脉冲周期信号输入端接收该脉冲周期信号，并产生同步时钟信号由定时信号输出端输出，每一计数器由其脉冲周期信号输入端接收该脉冲周期信号，由其定时信号输入端接收该同步时钟信号，并由脉冲信号输出端输出与该脉冲周期信号对应的脉冲波形。
8.如权利要求7所述的变频器，其特征在于：该变频器进一步包括数字信号输入单元和模拟信号输入单元，给定数据和反馈数据通过该数字信号输入单元和模拟信号输入单元提供给该数字信号处理模块，该数字信号处理模块的输入端包括给定数据端和反馈信号端，由该给定数据端输入给定数据，由该反馈信号端输入反馈数据。
9.如权利要求7所述的变频器，其特征在于：该脉冲周期信号输出端、该定时器的脉冲周期信号输入端以及每一计数器的脉冲周期信号输入端都以地址/数据总线形式的表现。
10.如权利要求7所述的变频器，其特征在于：该变频器进一步包括与***设备连接的通信接口。
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| CN 200620053852 CN2867714Y (zh) | 2006-01-13 | 2006-01-13 | 多路正弦脉宽调制脉冲产生装置及变频器 |
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| CN 200620053852 CN2867714Y (zh) | 2006-01-13 | 2006-01-13 | 多路正弦脉宽调制脉冲产生装置及变频器 |
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| CN101802746B (zh) * | 2007-09-20 | 2013-11-27 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于信号接收和信号产生的电路装置以及用于运行所述电路装置的方法 |
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