[实用新型]三相交流感应电动机的三角波比较脉宽调变信号发生装置

说明书

本实用新型涉及一种三相交流感应电动机的三角波比较脉宽调变(PWM)信号发生装置，特别是一种涉及供人乘座的升降机所使用的电动机，即可变电压、可变频率(V.V.V.F.)并达变速驱动目的的全数位化控制装置。

目前三相交流感应电动机的变速控制方式中属脉宽调变方式为驱动效果最为平顺，因此，业界即相继发展各种有关的驱动方式，例如日本专利公报特开昭50-25592号案，其系利用二个电压向量与零向量作组合，使其电压向量顺着磁通圆环绕而决定PWM换流器的闸门信号，该闸门信号开关的频率系取决于取样时间内的电压向量及零向量的组合频率，而该取样时间内藉电压向量及零向量的大小因磁通的角速度发生变化，该等向量的任一向量的大小因会变为零，所以PWM换流器的开关频率即降低，结果电压波形失真变多，于是电动机的噪音也随之增加，此为其缺点之一，其另一缺点即是微处理机(CPU)在处理该等向量的组合运算时，所耗时间过长，亦导致开关频率降低，产生噪音。

另有一种“用以扩展直线性、减少整流损失及增加换流器/变换器输出电压的脉宽调变方法”其主要是采用三角波与正弦波比较法；意即由CPU产生一高频三角形电压波与一基本频率可变动的正波相互比较，藉由比较结果所形成的PWM波来控制主电源电路中各闸门的开、闭时间；但是，仅仅如此的比较方式中，在输出电压(线间电压)、电流不失真的理想状况下，基本波振幅最大只能达到原有的，约86％Ed，此乃众所皆知。

因此，为改善三角波比较脉宽调变(PWM)的电压利用率的方法之一已于1988年IEEE工业应用协会第23次年会的记录(IEEE-IAS)内的“Improved Current Control Technique of VSI PWM Inverters with Const-antFrequency and Extended Voltage Range’一文中提出，其系修改传统的磁滞电流调节器；该磁滞电流调节器系将由相位电流回馈的电流加以比较，而提供误差信号予滞磁比较器，此比较器乃提供PWM信号予前述变频器的互补闸门而做控制；但是该磁滞调节器欲又不适于微处理器软件使用，由于该调节器需速度快的比较器，并须响应于微处理器取样时间无关的受控制变数而改变状态，故磁滞调节器系使用于硬件内。

另外，为达到全数位化的设计，一般习用的方法是于CPU内部直接做三角波比较运算，并将算出的PWA信号提供切换闸门的开、闭信号，但如此一来CPU便无法在任意时刻“同时”将运算的结果输出，毕竟CPU的运算是有时间性的，且三相PWM讯号的波形必须分次计算，故造成CPU额外的负担及信号的时间性误差。

本实用新型的首要目的在于提供一简单的软、硬件结构，快速的产生三角波比较脉宽调变(PWM)信号，以降低CPU的运算时间，并达到全数位化变频式交流电动机的控制，而使升降机的动作平顺。

本实用新型的三角波系由一只三角波产生器(UP、DOWN Counter)所产生，而CPU则仅提供变频的三相正弦波於暂存器，当暂存器被触发时，暂存器即将所存的正弦波值“同时”送至比较器，使比较器将前述两个讯号做比较后送出控制讯号，以控制闸门的开、闭，因此，CPU的运算上将非常简化，且由于该变频的正弦波由CPU送出之后先由暂存器保持，再同时送予不同的比较器比较，故各相间无时间性误差。

本实用新型的另一目的系在于提供一种失真极少的PWM波，由于本实用新型系将原有三角波比较法中电压利用率由原来的提高-1)×100％约为15％左右的利用率。

本实用新型附图说明如下：

图1为本实用新型的电路配置示意图；

图2为本实用新型的FPGA晶片实施例的电路简图；

图3、图4、图5为本实用新型数位化三角波比较器中控制流程的实施例说明图；

图6为本实有新型三相正弦波信号与三角波比较的时间对照图解，其调幅指数小于1；

图7、图8、图9、图10为图6比较后的PWM波的时间对照图解，其分别显示V_U、V_V、V_W、V_UV的波形；

图11为本实用新型三相正弦波信号与三角波比较的时间对照图解，其调幅指数系大于1；

图12、图13、图14、图15为图11比较后的PWM波的时间对照图解，其分别显示V_U、V_V、V_W、V_UV的波形；