一种将PWM直通信号恢复为原始信号的方法

技术领域

本发明涉及一种将PWM直通信号恢复为原始信号的方法，属于电力电子技术领域。

背景技术

在电力电子装置中，PWM驱动环节是实现弱电系统控制强电系统的枢纽，PWM驱动环节的工作可靠性对于电力电子装置至关重要。对于电压源型桥式变换电路，同一桥臂的PWM驱动信号为互补信号且留有死区，当同一桥臂的PWM驱动信号因干扰出现直通状况时，将造成电压源短路且损坏该桥臂的电力电子开关。传统的解决方案是将同一桥臂的PWM直通驱动信号转换死区信号，保护电力电子开关。在复杂的电磁环境或者极端情况下，尤其是大功率应用场合，将受干扰的PWM直通信号转换为死区信号将对电源性能造成影响，如桥式拓扑类的电力电子装置将会造成的输入电流的谐波畸变率高以及输出电压纹波大等问题。所以提出一种将PWM直通信号恢复为原始信号的方法十分必要。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求提出一种将PWM直通信号恢复为原始信号的方法，该方法在保护电力电子装置不因PWM驱动直通而损坏的同时，能够将因干扰而出现的PWM驱动直通信号恢复为原始信号，保证电力电子装置的性能不受影响。

本发明的技术方案是：一种将PWM直通信号恢复为原始信号的方法，在同一桥臂的PWM驱动出现直通信号时，通过与非门电路和或非门电路构成时序逻辑电路，锁存电路上一时刻的电平信息，将直通的PWM驱动电平信号恢复成初始值，保护电力电子装置的工作性能不受影响。

本发明的技术方案如下：

该方案的第一输入端和第二输入端分别连接与PWM控制器，PWM控制器对上桥臂的驱动信号从第一输入端输入，PWM控制器对下桥臂的驱动信号从第二输入端输入。

第一输入端通过第一限流电阻连接与第一与非门的第一端，第一输入端通过第一限流电阻连接与第一或非门的第一端。

第二输入端通过第二限流电阻连接与第二与非门的第一端，第二输入端通过第二限流电阻连接与第一或非门的第二端。

第一与非门的输出端连接与第二与非门的第二端，第一与非门的输出端连接与第二或非门的第一端。

第二与非门的输出端连接与第一与非门的第二端，第二与非门的输出端连接与第三或非门的第一端。

第一或非门的输出端连接于第二或非门的第二端，第一或非门的输出端连接于第三或非门的第二端。

第二或非门的输出端驱动上桥臂开关，第三或非门的输出端驱动下桥臂开关。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

(1)目前电压源型桥式拓扑中，通过防直通电路将PWM直通信号转换为死区信号，该工程解决方案只能保护电力电子装置不因PWM直通信号损坏，不能恢复实际的PWM驱动信号，对电力电子装置工作性能造成影响。采用本发明中的技术方案，利用时序逻辑电路的记忆功能，能够将直通的PWM驱动信号恢复成初始驱动信号，有效的提高电力电子装置的抗干扰性能。

(2)根据本发明提出的技术方案，采用与非门和或非门易于实现对不同电平（“11”和“00”）PWM直通信号的防护，利用时序逻辑电路的记忆功能能够将直通的“11”或者“00”电平信号恢复成初始电平信号。

(3)本发明方案中采用分立的与非门和或非门器件，易于PCB布局布线，有效降低线路阻抗，提高电力电子装置的抗干扰性能。

附图说明

图1是本发明的电路原理示意图；

图2是本发明对PWM驱动直通信号的处理示意图；

图3是本发明的电路工作真值表；

图4是实际设计的电路原理图；

图5是在不同的应用场合，当PWM驱动电平“00”为直通信号时，根据本方案提出的技术方案，采用与非门和或非门实现PWM直通信号恢复成原始信号的电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明，所举的实例只用于解释本发明而非用于限定本发明的范围。

本发明提出了一种将PWM直通信号恢复为原始信号的方法，请参考图1所示的电路原理图。PWM控制器的输出信号PWM1通过限流电阻R1连接至第一与非门U1的第一输入端和第一或非门U3的第一输入端；PWM控制器的输出信号PWM2通过限流电阻R2连接至第二与非门U2的第二输入端和第一或非门U3的第二输入端；第一与非门U1的输出端连接至第二与非门U2的第一输入端和第二或非门U4的第一输入端；第二与非门U2的输出端连接至第一与非门U1的第二输入端和第三或非门U5的第二输入端；第一或非门U3的输入端连接至第二或非门U4的第二输入端和第三或非门U5的第一输入端；第二或非门U4的输出信号Drive_up驱动桥臂上管，第三或非门U5的输出信号Drive_down驱动桥臂下管。

本发明提出了一种将PWM直通信号恢复为原始信号的方法，根据本发明提出的技术方案，同一桥臂的PWM驱动信号经过图1所示的电路原理图后输出信号为：

（1）PWM1为高、PWM2为低时，上下互补，根据本发明提出的技术方案，输出信号Drive_up为高、Drive_down为低，经过门电路脉冲整形后不改变PWM信号原有逻辑电平；

（2）PWM1为低、PWM2为高时，上下互补，根据本发明提出的技术方案，输出信号Drive_up为低、Drive_down为高，经过门电路脉冲整形后不改变PWM信号原有逻辑电平；

（3）PWM1为低、PWM2为低时，进入死区，根据本发明提出的技术方案，输出信号Drive_up为低、Drive_down为低，经过门电路脉冲整形后不改变PWM信号原有逻辑电平，不影响死区；

（4）PWM1为高、PWM2为高时，该状态不是电力电子装置工作的正常状态。桥式拓扑在未采取软开关技术方案下，桥臂上下对管之间的干扰难以去除，若电力电子装置处于复杂电磁环境中，PWM控制器输出的互补电平信号容易受到干扰导致出现直通状况。如PWM控制器输出PWM1为高电平、PWM2为低电平，在传输线路中受到干扰导致PWM2出现高电平，这将出现同一桥臂的直通状况，目前工程解决方案将此种状况转换死区以保护电力电子装置。根据本发明提出的技术方案，PWM直通信号经过图1所示的电路原理图后，输出信号Drive_up和Drive_down能够恢复成受干扰前的状态，请参考图2所示的直通信号处理示意图。

结合图2所示，t

根据本发明技术方案设计的电路原理图，其工作真值表如图3所示。

为了更清楚的阐述本发明提出的技术方案，请参考图4。图4是实际产品中设计的电路原理图，需要指出的是该电路只是实现本发明方案的一种方法，凡是在本发明的工作原理和思路下所做的等同技术变化，均视为本发明的保护范围。

根据本发明提出的技术方案，对于本领域的技术人员，可以在不付出创造性劳动的前提下获得其他附图，如图5。在工程设计中，当同一桥臂的直通信号为低电平、死区信号为高电平时，根据本发明方案的思想，很容易得到图5。