[发明专利]双PWM混合斩波控制开关器件的方法及电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用PWM斩波控制电路对IGBT进行控制的方法，属控制技术领域。

背景技术

高频斩波控制电路因具有造价低、性能优良等特点而被广泛应用于异步电动机的串极调速装置之中，尤其是在电力、矿山、石油、建材等行业的大中型风机、水泵的调速节能控制装置中，更是倍受青睐。目前，异步电动机的串极调速普遍采用对IGBT进行高频斩波控制的方式，由于IGBT的开通和关断过程都需要一定的时间，在斩波控制过程中，为了保证IGBT能够可靠关断和开通，IGBT每次处于关断状态的时间应不小于一个最小持续时间，该最小持续时间约占高频斩波控制的PWM信号周期的10％左右，导致PWM斩波控制IGBT存在一个约为10％的关断死区，高频斩波控制的调节范围仅为0-90％左右。因此，现有PWM高频斩波控制装置存在开通调节死区大、开通连续调节性能差的缺点。

发明内容

本发明用于克服现有技术的缺陷、提供一种开通调节死区小、开通连续调节性能优良的双PWM混合斩波控制开关器件的方法，本发明同时还要给出实现该方法的电路。

本发明所称问题是以下述技术方案实现的：

一种双PWM混合斩波控制开关器件的方法，它利用斩波控制电路控制开关器件的通断，所述开关器件为绝缘栅双极晶体管IGBT，所述斩波控制电路设置两个，分别称之为主PWM斩波控制电路和辅PWM斩波控制电路，两者输出的信号通过一个与非门共同对同一个IGBT进行控制；其中辅PWM斩波控制电路输出信号的周期较大且为主PWM斩波控制电路输出信号周期的整数倍，辅PWM斩波控制电路的最小关断时间等于主PWM斩波控制电路所输出脉冲控制信号的一个周期，由主、辅两个PWM斩波控制电路输出的脉冲信号作与非逻辑运算后控制IGBT的通断。

上述双PWM混合斩波控制开关器件的方法，为了使主、辅两个PWM斩波控制电路始终保持同步，主、辅PWM斩波控制电路的激励源采用同一个方波发生器，所述方波发生器的输出送至主PWM斩波控制电路，辅PWM斩波控制电路则使用该脉冲信号经分频电路分频后的信号。

上述双PWM混合斩波控制开关器件的方法，所述主、辅PWM斩波控制电路的频率之比为100∶1。

一种双PWM混合斩波控制电路，它包括主、辅两个PWM斩波电路，它们的输出端经一个与非门T2接IGBT的栅极，所述主PWM斩波电路由第二三角波发生器、运算放大器F2和钳位二极管D2构成，运算放大器F2接成比较器，其正向输入端接第二三角波发生器，反向输入端经两个串联连接的电阻接调节电压U0，输出端接与非门T2，两电阻的串接点经钳位二极管D2接限幅电压U2；所述辅PWM斩波电路由第一三角波发生器、运算放大器F1、钳位二极管D1和非门T1构成，运算放大器F1接成比较器，其反向输入端接第一三角波发生器，正向输入端经两个串联连接的电阻接调节电压U0，输出端经非门T1接与非门T2，两电阻的串接点经钳位二极管D1接限幅电压U1。

上述双PWM混合斩波控制电路，所述第二三角波发生器由方波生成器和第二积分电路构成，第二积分电路的输入端接方波生成器的输出端，输出端接运算放大器F2的正向输入端；所述第一三角波发生器由方波生成器、分频电路和第一积分电路构成，方波生成器的输出端接分频电路的输入端，第一积分电路的输入端接分频电路的输出端，输出端接运算放大器F1的反向输入端。

上述双PWM混合斩波控制电路，所述主PWM斩波电路的限幅电压U2低于辅PWM斩波电路的限幅电压U1。

上述双PWM混合斩波控制电路，所述分频电路的输出信号与输入信号的频率之比为1∶100。

本发明设置了两个频率不同的PWM斩波控制电路，它们的输出信号经一个与非门作逻辑运算后对IGBT进行控制，因而任何一个PWM斩波控制电路输出低电平信号时都能使IGBT导通。主PWM斩波电路的频率依照一般高频PWM斩波电路的频率来选择时，其单独工作时的上限死区为10％，辅PWM斩波控制电路的频率为主PWM斩波电路的百分之一，当两PWM斩波控制电路的开通时间均调整到最大时，主PWM斩波电路输出信号中，每100个周期内仅有对应于辅PWM斩波电路输出高电平关断信号的一个周期内的死区未被开通，其它99个周期内的死区都因辅PWM斩波控制电路输出低电平开通信号而开通，因而有效扩大了开通调节范围。本发明开通调节死区小、连续调节性能优良，调节范围可达0-99％以上。

附图说明

图1是本发明的电原理图；

图2是主、辅两个PWM斩波电路的同步电路原理图。