一种PWM信号最小脉宽的确定方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及PWM调制技术领域，特别涉及一种PWM信号最小脉宽的确定方法、装置、设备及介质。

背景技术

PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)的基本原理是将调制波和三角载波进行比较，从而产生能够控制功率开关器件的脉冲信号。其中，功率开关器件从开始导通到完全导通，或者是从开始关断到完全关断都有一定的时间要求。如果PWM信号的脉宽过窄，将会导致功率开关器件在没有完全导通或关断的情况下，就又进入了另外一种状态。功率开关器件如果长时间处于此种状态就会大大缩短其使用寿命。

在现有技术中，为了避免上述情况的发生，通常需要在PWM信号的调制环节对PWM信号的最小脉宽进行限制。在现有PWM信号最小脉宽的限制方法中，一般是通过对PWM信号在当前运行周期调制波的瞬时值进行限制，来确定PWM信号在当前运行周期的最小脉宽。但是，此种方法所得到的最小脉宽精确度较差。目前，针对这一技术问题，还没有较为有效的解决办法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种PWM信号最小脉宽的确定方法、装置、设备及介质，以进一步提高PWM信号最小脉宽的精确度。其具体方案如下：

一种PWM信号最小脉宽的确定方法，包括：

获取目标PWM信号中三角载波的目标周期值；

在所述三角载波的方向切换时刻，根据所述目标PWM信号的调制波计算所述三角载波在前一运行周期的目标脉宽；

根据所述目标周期值和所述目标脉宽确定所述目标PWM信号在当前运行周期的最小脉宽。

优选的，还包括：

当所述目标PWM信号为单次更新PWM调制模式时，则从所述三角载波中连续提取四个周期的载波信号，并依次将四个周期的载波信号命名为载波一、载波二、载波三和载波四；

根据所述载波一、所述载波二和所述载波三所对应的调制波分别计算所述载波二的占空比、所述载波三的占空比和所述载波四的占空比；

基于所述单次更新PWM调制模式的调制原理、所述目标周期值以及所述载波二的占空比、所述载波三的占空比和所述载波四的占空比获取所述目标PWM信号在理想运行状态下的第一脉冲序列和第二脉冲序列；

根据所述第一脉冲序列、所述第二脉冲序列和所述目标PWM信号的死区获取所述目标PWM信号在实际运行状态下的第三脉冲序列和第四脉冲序列；

查找所述第三脉冲序列和所述第四脉冲序列中脉冲宽度最窄的第一窄脉冲和第二窄脉冲；

基于所述第一窄脉冲和所述第二窄脉冲的脉宽均大于预设阈值的原则，确定所述目标PWM信号在当前运行周期的最小脉宽。

优选的，所述目标PWM信号在当前运行周期的最小脉宽的限制条件为：

(t

式中，t

优选的，还包括：

当所述目标PWM信号为双次更新PWM调制模式时，则从所述三角载波中连续提取四个周期的载波信号，并依次将四个周期的载波信号命名为载波五、载波六、载波七和载波八；

根据所述载波五、所述载波六中上半周期载波和下半周期载波、所述载波七中上半周期载波和下半周期载波、所述载波八中上半周期载波所对应的调制波分别计算所述载波六中上半周期载波和下半周期载波的脉宽、所述载波七中上半周期载波和下半周期载波的脉宽、以及所述载波八中上半周期载波和下半周期载波的脉宽；

基于所述双次更新PWM调制模式的调制原理、所述目标周期值以及所述载波六中上半周期载波和下半周期载波的脉宽、所述载波七中上半周期载波和下半周期载波的脉宽、所述载波八中上半周期载波和下半周期载波的脉宽获取所述目标PWM信号在理想运行状态下的第五脉冲序列和第六脉冲序列；

根据所述第五脉冲序列、所述第六脉冲序列和所述目标PWM信号的死区获取所述目标PWM信号在实际运行状态下的第七脉冲序列和第八脉冲序列；

查找所述第七脉冲序列和所述第八脉冲序列中脉冲宽度最窄的第三窄脉冲和第四窄脉冲；

基于所述第三窄脉冲和所述第四窄脉冲的脉宽均大于预设阈值的原则，确定所述目标PWM信号在当前运行周期的最小脉宽。

优选的，所述目标PMW信号在当前运行周期的最小脉宽的限制条件为：

(t

式中，t

相应的，本发明还公开了一种PWM信号最小脉宽的确定装置，包括：

周期获取模块，用于获取目标PWM信号中三角载波的目标周期值；

第一计算模块，用于在所述三角载波的方向切换时刻，根据所述目标PWM信号的调制波计算所述三角载波在前一运行周期的目标脉宽；

第二计算模块，用于根据所述目标周期值和所述目标脉宽确定所述目标PWM信号在当前运行周期的最小脉宽。

相应的，本发明还公开了一种PWM信号最小脉宽的确定设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如前述所公开的一种PWM信号最小脉宽的确定方法的步骤。

相应的，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述所公开的一种PMW信号最小脉宽的确定方法的步骤。

可见，在本发明所提供的最小脉宽确定方法中，首先是获取目标PWM信号中三角载波的目标周期值，然后，在三角载波的方向切换时刻，根据目标PWM信号的调制波计算三角载波在前一运行周期的目标脉宽，最后，再根据目标周期值和目标脉宽来确定目标PWM信号在当前运行周期的最小脉宽。显然，相较于现有技术而言，因为在确定目标PWM最小脉宽的过程中，考虑了目标PWM信号中三角载波在前一运行周期的脉宽，所以，通过此种设置方式就可以进一步提高计算所得最小脉宽的精确度。相应的，本发明所提供的一种PWM信号最小脉宽的确定装置、设备及介质，同样具有上述有益效果。

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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种PWM信号最小脉宽的确定方法的流程图；

图2为目标PWM信号为单次更新PWM调制模式时的脉冲序列图；

图3为目标PWM信号为双次更新PWM调制模式时的脉冲序列图；

图4为本发明实施例所提供的一种PWM信号最小脉宽的确定装置的结构图；

图5为本发明实施例所提供的一种PWM信号最小脉宽的确定设备的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，图1为本发明实施例所提供的一种PWM信号最小脉宽的确定方法的流程图，该确定方法包括：

步骤S11：获取目标PWM信号中三角载波的目标周期值；

步骤S12：在三角载波的方向切换时刻，根据目标PWM信号的调制波计算三角载波在前一运行周期的目标脉宽；

步骤S13：根据目标周期值和目标脉宽确定目标PWM信号在当前运行周期的最小脉宽。

在本实施例中，是提供了一种PWM信号最小脉宽的确定方法，利用该确定方法能够实现PWM信号最小脉宽的精确限制。具体的，在该方法中，首先是获取目标PWM信号中三角载波的目标周期值，然后，再在三角载波的方向切换时刻，根据目标PWM信号的调制波计算三角载波在前一运行周期的目标脉宽。

可以理解的是，因为PWM信号的基本原理是将调制波和三角载波进行比较，从而产生能够控制功率开关器件的脉冲信号，所以，在实际应用中，通常会采用频率固定的三角载波，然后，再利用固定算法来计算PWM信号中的调制波。因此，基于PWM信号的调制原理，在三角载波的方向切换时刻，利用目标PWM信号的调制波就可以计算得到三角载波在前一运行周期的目标脉宽。需要说明的是，在本实施例中，三角载波的方向切换时刻是指三角载波的零点和顶点。

当获取得到目标PWM信号中三角载波的目标周期值以及三角载波在前一运行周期的目标脉宽之后，就可以根据三角载波的目标周期值和三角载波在前一运行周期的目标脉宽计算得到目标PWM信号在当前运行周期的最小脉宽。可以理解的是，因为在确定目标PWM最小脉宽的过程中，考虑了目标PWM信号中三角载波在前一运行周期的脉宽，所以，通过此种设置方式就可以进一步提高计算所得目标PWM信号在当前运行周期最小脉宽的精确度。

可见，在本实施例所提供的最小脉宽确定方法中，首先是获取目标PWM信号中三角载波的目标周期值，然后，在三角载波的方向切换时刻，根据目标PWM信号的调制波计算三角载波在前一运行周期的目标脉宽，最后，再根据目标周期值和目标脉宽来确定目标PWM信号在当前运行周期的最小脉宽。显然，相较于现有技术而言，因为在确定目标PWM最小脉宽的过程中，考虑了目标PWM信号中三角载波在前一运行周期的脉宽，所以，通过此种设置方式就可以进一步提高计算所得最小脉宽的精确度。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，上述确定方法还包括：

步骤S101：当目标PWM信号为单次更新PWM调制模式时，则从三角载波中连续提取四个周期的载波信号，并依次将四个周期的载波信号命名为载波一、载波二、载波三和载波四；

步骤S102：根据载波一、载波二和载波三所对应的调制波分别计算载波二的占空比、载波三的占空比和载波四的占空比；

步骤S103：基于单次更新PWM调制模式的调制原理、目标周期值以及载波二的占空比、载波三的占空比和载波四的占空比获取目标PWM信号在理想运行状态下的第一脉冲序列和第二脉冲序列；

可以理解的是，在实际应用中，PWM信号的调制模式一般会分为单次更新PWM调制模式和双次更新PWM调制模式两种，其中，单次更新PWM调制模式是指PWM信号的占空比只在三角载波的零点或顶点更新一次，而双次更新PWM调制模式是指PWM信号的占空比在三角载波的零点和顶点都进行更新。

在本实施例中，先以目标PWM信号为单次更新PWM调制模式为例，对前述所公开的PWM信号最小脉宽的确定方法进行详细说明。请参见图2，图2为目标PWM信号为单次更新PWM调制模式时的脉冲序列图。其中，Fc为目标PWM信号的三角载波，三角载波Fc的周期为T

为了获取得到目标PWM信号在理想运行状态下的第一脉冲序列P1，首先是根据单次更新PWM调制模式的调制原理，在三角载波Ⅰ的a点计算载波周期Ⅱ的占空比t

当获取得到了目标PWM信号在理想运行状态下的第一脉冲序列P1之后，对第一脉冲序列P1进行取反，就可以获取得到目标PWM信号在理想运行状态下的第二脉冲序列P1_N。

步骤S104：根据第一脉冲序列、第二脉冲序列和目标PWM信号的死区获取目标PWM信号在实际运行状态下的第三脉冲序列和第四脉冲序列；

步骤S105：查找第三脉冲序列和第四脉冲序列中脉冲宽度最窄的第一窄脉冲和第二窄脉冲；

步骤S106：基于第一窄脉冲和第二窄脉冲的脉宽均大于预设阈值的原则，确定目标PWM信号在当前运行周期的最小脉宽。

假设目标PWM信号的死区为t

其中，第三脉冲序列P2为在第一脉冲序列P1中插入死区t

从图2中可以看出，在零点g处，第四脉冲序列P2_N有可能会出现一个较窄的高电平脉冲，此处将其命名为第一窄脉冲。其中，第一窄脉冲的脉冲宽度为t

另外，在顶点p处，第三脉冲序列P2有可能会出现一个较窄的高电平脉冲，此处将其命名为第二窄脉冲。其中，第二窄脉冲的脉冲宽度为t

通过上述分析可知，当目标PWM信号为单次更新PWM调制模式时，目标PWM信号的最小窄脉冲有可能会出现在三角载波的零点和顶点，而且均为高电平或者均为低电平。在零点处，有可能出现的是第四脉冲序列P2_N中的窄脉冲，在顶点处，有可能出现的是第三脉冲序列P2中的窄脉冲。

为了确定出目标PWM信号在当前运行周期的最小脉宽，需要对第四脉冲序列P2_N中的第一窄脉冲t

也即，需要t

作为一种优选的实施方式，目标PWM信号在当前运行周期的最小脉宽的限制条件为：

(t

式中，t

可以理解的是，结合前述所推导出的t

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，上述确定方法还包括：

步骤S201：当目标PWM信号为双次更新PWM调制模式时，则从三角载波中连续提取四个周期的载波信号，并依次将四个周期的载波信号命名为载波五、载波六、载波七和载波八；

步骤S202：根据载波五、载波六中上半周期载波和下半周期载波、载波七中上半周期载波和下半周期载波、载波八中上半周期载波所对应的调制波分别计算载波六中上半周期载波和下半周期载波的脉宽、载波七中上半周期载波和下半周期载波的脉宽、以及载波八中上半周期载波和下半周期载波的脉宽；

步骤S203：基于双次更新PWM调制模式的调制原理、目标周期值以及载波六中上半周期载波和下半周期载波的脉宽、载波七中上半周期载波和下半周期载波的脉宽、载波八中上半周期载波和下半周期载波的脉宽获取目标PWM信号在理想运行状态下的第五脉冲序列和第六脉冲序列；

请参见图3，图3为目标PWM信号为双次更新PWM调制模式时的脉冲序列图。其中，Fc为目标PWM信号中的三角载波，三角载波的周期为T

为了获取得到目标PWM信号在理想运行状态下的第五脉冲序列P3和第六脉冲序列P3_N，首先是基于双次更新PWM调制模式的调制原理，在三角载波Ⅴ的a点计算三角载波Ⅵ的占空比t

当获取得到了目标PMW信号在理想运行状态下的第五脉冲序列P3之后，对第五脉冲序列P3进行取反，就可以获取得到目标PMW信号在理想运行状态下的第六脉冲序列P3_N。

步骤S204：根据第五脉冲序列、第六脉冲序列和目标PWM信号的死区获取目标PWM信号在实际运行状态下的第七脉冲序列和第八脉冲序列；

步骤S205：查找第七脉冲序列和第八脉冲序列中脉冲宽度最窄的第三窄脉冲和第四窄脉冲；

步骤S206：基于第三窄脉冲和第四窄脉冲的脉宽均大于预设阈值的原则，确定目标PWM信号在当前运行周期的最小脉宽。

假设目标PWM信号的死区为t

其中，第七脉冲序列P4为在第五脉冲序列P3中插入死区t

从图3可以看出，在零点g处，第八脉冲序列P4_N有可能会出现一个较窄的高电平脉冲，此处将其命名为第三窄脉冲。其中，第三窄脉冲的脉冲宽度为t

另外，在顶点p处，第七脉冲序列P4有可能会出现一个较窄的高电平脉冲，此处将其命名为第四窄脉冲，其中，第四窄脉冲的脉冲宽度为t

通过上述分析可知，当目标PWM信号为双次更新PWM调制模式时，目标PWM信号的最小窄脉冲可能会出现在三角载波的零点和顶点，而且，均为高电平或均为低电平。在零点处，有可能出现的是第八脉冲序列P4_N中的第四窄脉冲，在顶点处，有可能出现的是第七脉冲序列P4中的第三窄脉冲。

为了确定出目标PWM信号在当前运行周期的最小脉宽，需要对第三窄脉冲的脉冲宽度t

也即，需要t

作为一种优选的实施方式，目标PMW信号在当前运行周期的最小脉宽的限制条件为：

(t

式中，t

可以理解的是，结合前述所推导出的t

请参见图4，图4为本发明实施例所提供的一种PWM信号最小脉宽的确定装置的结构图，该确定装置包括：

周期获取模块21，用于获取目标PWM信号中三角载波的目标周期值；

第一计算模块22，用于在三角载波的方向切换时刻，根据目标PWM信号的调制波计算三角载波在前一运行周期的目标脉宽；

第二计算模块23，用于根据目标周期值和目标脉宽确定目标PWM信号在当前运行周期的最小脉宽。

本发明实施例所提供的一种PWM信号最小脉宽的确定装置，具有前述所公开的一种PWM信号最小脉宽的确定方法所具有的有益效果。

请参见图5，图5为本发明实施例所提供的一种PWM信号最小脉宽的确定设备的结构图，该确定设备包括：

存储器31，用于存储计算机程序；

处理器32，用于执行计算机程序时实现如前述所公开的一种PWM信号最小脉宽的确定方法的步骤。

本发明实施例所提供的一种PWM信号最小脉宽的确定设备，具有前述所公开的一种PWM信号最小脉宽的确定方法所具有有益效果。

相应的，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述所公开的一种PMW信号最小脉宽的确定方法的步骤。

本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质，具有前述所公开的一种PMW信号最小脉宽的确定方法所具有的有益效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种PWM信号最小脉宽的确定方法、装置、设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。