申请/专利权人：深圳市蓝海华腾技术股份有限公司

申请日：2018-03-09

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN110247615B

主分类号：H02P29/032

分类号：H02P29/032;H02P29/028

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2019.10.15#实质审查的生效;2019.09.17#公开

摘要：本发明属于绝缘栅双极型晶体管驱动技术领域，提供了一种基于数字信号处理芯片的逐波限流的控制系统及方法，用于驱动IGBT，控制系统包括电流采样电路、比较电路和DSP主控电路；电流采样电路用于对IGBT的电流进行采样，并输出采样电流；比较电路用于比较采样电流和限流门限值，并输出第一比较结果；DSP主控电路包括：脉冲宽度调制模块，PWM模块用于输出PWM信号，用于驱动IGBT；计数模块，计数模块用于对比较结果进行计数，并输出计数值；第一比较模块，第一比较模块用于比较计数值和预设数值，并输出第二比较结果；故障区TripZone，TZ模块，TZ模块根据第一比较结果和第二比较结果，控制PWM模块的输出。

主权项：1.一种基于DSP芯片的逐波限流的方法，用于驱动IGBT，其特征在于，所述方法包括：对所述IGBT的工作电流进行采样，并输出采样电流；比较所述采样电流与限流门限值；若所述采样电流小于所述限流门限值，则控制系统正常工作；若所述采样电流大于过流门限值，则锁定PWM信号；定期读取所述采样电流，并记录所述采样电流大于所述限流门限值的计数值，从而计算输出电流大于限流门限值的时间，并比较所述计数值与预设数值的大小；若计数值大于所述预设数值，则确定系统限流时间过长，判定系统过流故障，并调节PWM信号以降低所述IGBT的工作电流；若计数值小于所述预设数值，则解除PWM信号锁定，控制系统正常工作。

全文数据：基于DSP芯片的逐波限流控制系统、方法和电机控制器技术领域本发明属于IGBT驱动技术领域，尤其涉及一种基于DSP芯片的逐波限流控制系统、方法和电机控制器。背景技术在电机应用领域的很多行业，电机在实际的运行过程中，电机的负载会在极短时间发生突变，如果不主动控制电流，可能会出现过流现象，但是如果降低功率又会达不到实际的功能需求，例如在利用电机控制切割石材时，突然碰到比较坚硬的部位，短时间内需要提供很大电流，但不能达到过流保护的限值。此时，需要对电流进行限流。目前常用的限流方法有两种，一种是通过DSP对电流进行采样，并计算出结果，再根据计算结果做出判断动作，但这种方法延时比较大，只适合响应比较慢的系统；另一种方法是对DSP发出的PWM信号进行脉冲封闭，但是IGBT会出现很高的开管频率，IGBT有损坏的风险，且DSP不能同步得到逐波限流信号。因此，传统的技术方案中存在延时比较大、IGBT有损坏的风险且DSP不能同步得到逐波限流信号的问题。发明内容本发明提供了一种基于DSP芯片的逐波限流控制系统、方法和电机控制器，旨在解决传统的技术方案中存在的延时比较大、IGBT有损坏的风险且DSP不能同步得到逐波限流信号的问题。一种基于DSP芯片的逐波限流的方法，用于驱动IGBT，所述方法包括：对所述IGBT的工作电流进行采样，并输出采样电流；比较所述采样电流与限流门限值；若所述采样电流值小于所述限流门限值，则控制系统正常工作；若所述采样电流值大于所述过流门限值，则锁定PWM信号；定期读取所述采样电流，并记录所述采样电流大于所述过流门限值的计数值，并比较所述计数值与预设数值的大小；若计数值大于所述预设数值，则判定系统过流故障，并调节PWM信号以降低所述IGBT的工作电流；若计数值小于所述预设数值，则解除PWM信号锁定，控制系统正常工作。此外，还提供了一种基于DSP芯片的逐波限流的控制系统，用于驱动IGBT，所述控制系统包括：电流采样电路、比较电路和DSP主控电路；所述电流采样电路用于对所述IGBT的电流进行采样，并输出采样电流；所述比较电路用于比较所述采样电流和限流门限值，并输出第一比较结果；所述DSP主控电路包括：PWM模块，所述PWM模块用于输出PWM信号，所述用于驱动所述IGBT；计数模块，所述计数模块用于对所述比较结果进行计数，并输出计数值；第一比较模块，所述第一比较模块用于比较所述计数值和预设数值，并输出第二比较结果；TZ模块，所述TZ模块根据所述第一比较结果和所述第二比较结果，控制所述PWM模块的输出，其中：在所述第一比较结果中：若所述采样电流值小于所述限流门限值，则控制系统正常工作；若所述采样电流值大于所述限流门限值，则锁定所述PWM信号；在所述第二比较结果中：若计数值大于所述预设数值，则判定系统过流故障，并调节所述PWM信号以降低所述IGBT的工作电流；若计数值小于所述预设数值，则解除PWM信号锁定，控制系统正常工作。此外，还提供了一种电机控制器，包括IGBT及用于驱动所述IGBT的上述的基于DSP芯片的逐波限流的控制系统。上述的基于DSP芯片的逐波限流的控制系统，通过比较电路比较采样电路的采样电流和限流门限值，DSP主控电路中的TZ模块对比较电路的比较结果进行判断，并根据比较结果控制PWM模块的输出，能够快速安全的达到逐波限流效果，避免过流保护，防止逐波限流太频繁，高频开关IGBT，造成其损坏，且通过计数模块累加限流的时间，若在一定时间内超过预设值，对PWM模块进行降功率操作，保护IGBT不会受到损坏。附图说明图1为本发明实施例提供的基于DSP芯片的逐波限流的控制系统结构示意图；图2为图1所示的基于DSP芯片的逐波限流的控制系统中比较电路的示例电路原理图；图3为本发明实施例提供的基于DSP芯片的逐波限流的控制系统的逐波限流波形图；图4为本发明实施例提供的基于DSP芯片的逐波限流的方法的具体流程图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，本发明提供了一种基于DSP芯片的逐波限流的控制系统，用于驱动IGBT，该系统包括：电流采样电路10、比较电路20和DSP主控电路30。其中，电流采样电路10用于对IGBT的电流进行采样，并输出采样电流，该电流采样电流为常用的AD采样，多IGBT两端的电流进行采样，采样电流表征电路的输出电流大小。比较电路20分别与电流采样电路10和DSP主控电路30连接，用于比较采样电流和限流门限值，并输出第一比较结果。具体来说，比较电路20包括比较器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1和第二电容C2；比较器U1的反相输入端通过第一电阻R1与电流采样电路10连接，第一电容C1的第一端接比较器U1的反相输入端，第一电容C1的第二端接地，比较器U1的同相接入端接参考电压，比较器U1的输出端连接DSP主控电路30，比较器U1的输出端通过第二电阻R2接直流电压，第二电容C2的第一端接比较器U1的输出端，第二电容C2的第二端接地。其中，第一比较结果为一个或一组多个高、低电平组成的数字波形。当采样电流小于限流门限值时，比较器U1的输出端输出高电平，DSP主控电路30接收高电平，控制系统正常工作，当采样电流大于限流门限值时，比较器U1的输出端输出低电平，IGBT两端的电流达到了限流门限值，需要对输出电流进行限流，此时，DSP主控电路30对输出的PWM信号进行锁定。DSP主控电路30包括PWM模块32、计数模块33、第一比较模块34和TZ模块31；其中，PWM模块32与TZ模块31连接，用于输出PWM信号，用于驱动IGBT；计数模块33与TZ模块31连接，用于对第一比较结果进行计数，并输出计数值；第一比较模块34与计数模块33和TZ模块31连接，用于比较计数值和预设数值，并输出第二比较结果；TZ模块31与比较电路20和第一比较模块34连接，根据第一比较结果和第二比较结果，控制PWM模块32的输出。TZ模块31接收比较电路20输出的第一比较结果，当采样电流小于限流门限值，即第一比较结果为高电平时，TZ模块31控制PWM模块32正常输出，当采样电流大于限流门限值时，计数模块33对第一比较结果的低电平次数进行计数，从而计算输出电流大于限流门限值的时间，当计数模块33输出的计数值大于预设数值时，则认为系统限流时间过长，判定系统过流故障，降低PWM模块32的输出功率，计数模块33输出的计数值小于预设数值时，TZ模块31控制PWM模块32正常输出。在实际应用过程中，可以直接对DSP内的TZ寄存器进行配置，实现TZ模块31的功能，具体来说，配置DSP主控电路的GPIO16管脚为TZ功能脚，当采样电流到达限流门限值时，TZ功能脚为低电平有效，封锁PWM模块的输出，输出电流低于门限值时，TZ5管脚为高电平无效，PWM模块正常输出。在输出电流过大时，为防止系统电路被烧坏，DSP主控电路30还包括第二比较模块，第二比较模块与电流采样电路10连接，用于比较采样电流和过流门限值，当采样电流大于过流门限值时，判断系统过流故障，降低PWM模块32的输出功率，在输出电流过大时，直接对PWM模块32的输出进行控制，不需通过限流处理，防止大电流导致系统电路被烧坏。进一步，控制系统还包括多路选择器，多路选择器与PWM模块32连接，用于对PWM模块32输出的PWM信号进行输出通路选择，对应的，比较电路20也可以有多个，可以通过一个DSP主控电路30同时对多个IGBT进行选择和控制，增强了控制系统的通用性。如图3所示，为本发明实施例提供的基于DSP芯片的逐波限流的控制系统的逐波限流波形图，其中I代表IGBT的工作电流波形，V代表比较电路输出的电平波形。此外，还提供了一种电机控制器，该电机控制器包括IGBT及用于驱动所述IGBT的上述的基于DSP芯片的逐波限流的控制系统。如图4所示，本发明还提供了一种基于DSP芯片的逐波限流的方法，用于驱动IGBT，该方法包括以下步骤：S100，对IGBT的工作电流进行采样，并输出采样电流；S200，比较采样电流与限流门限值。S300，若采样电流值小于过流门限值，则控制系统正常工作。S400，若采样电流值大于过流门限值，则锁定PWM信号，并定期读取采样电流值，并记录采样电流值大于限流门限值的采样计数值，并比较采样计数值与预设最大计数值的大小。具体来说，当采样电流小于限流门限值时，比较器的输出端输出高电平，DSP主控电路30接收高电平，控制系统正常工作，当采样电流大于限流门限值时，比较器的输出端输出低电平，IGBT两端的电流达到了限流门限值，需要对输出电流进行限流，此时，DSP主控电路30对输出的PWM信号进行锁定。S500，若计数值大于预设数值，则判定系统过流故障，并调节PWM信号以降低IGBT的工作电流；若计数值小于预设数值，则解除PWM信号锁定，控制系统正常工作。其中，定期读取所述采样电流，并记录所述采样电流大于所述过流门限值的计数值的步骤包括：定期读取检测引脚的电平值；记录检测引脚为低电平的次数，作为计数值。具体来说，定期读取TZ模块的检测引脚的电平值，当采样电流小于限流门限值，即第一比较结果为高电平时，TZ模块31控制PWM模块32正常输出，当采样电流大于限流门限值时，计数模块33对第一比较结果的低电平次数进行计数，从而计算输出电流大于限流门限值的时间，当计数模块33输出的计数值大于预设数值时，则认为系统限流时间过长，判定系统过流故障，降低PWM模块32的输出功率，计数模块33输出的计数值小于预设数值时，TZ模块31控制PWM模块32正常输出。其中，定期读取采样电流值，并记录采样电流值大于过流门限值的采样计数具体包括以下步骤：定期读取检测引脚的电平值；记录检测引脚为低电平的次数的计数值。且采样计数预设有采样时间，若在采样时间内计数值没有累加，则计数值清零，为下一次采样计数做准备。进一步，在比较采样值与限流门限值之前，还包括以下步骤：比较采样电流值与过流门限值的大小，若采样电流值大于过流门限值，则判定系统过流故障，锁定PWM信号；若采样电流值小于过流门限值，则进入步骤S200。在采样电流大于过流门限值时，直接对系统进行过流保护，降低PWM信号的输出功率，直接进行过流处理，防止大电流导致系统电路被烧坏。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种基于DSP芯片的逐波限流的方法，用于驱动IGBT，其特征在于，所述方法包括：对所述IGBT的工作电流进行采样，并输出采样电流；比较所述采样电流与限流门限值；若所述采样电流值小于所述限流门限值，则控制系统正常工作；若所述采样电流值大于所述过流门限值，则锁定PWM信号；定期读取所述采样电流，并记录所述采样电流大于所述限流门限值的计数值，并比较所述计数值与预设数值的大小；若计数值大于所述预设数值，则判定系统过流故障，并调节PWM信号以降低所述IGBT的工作电流；若计数值小于所述预设数值，则解除PWM信号锁定，控制系统正常工作。2.如权利要求1所述的基于DSP芯片的逐波限流的方法，其特征在于，在所述比较所述采样电流与所述限流门限值的步骤之前，还包括：比较所述采样电流与过流门限值的大小；若所述采样电流大于所述过流门限值，则判定系统过流故障，锁定PWM信号。3.如权利要求1所述的基于DSP芯片的逐波限流的方法，其特征在于，所述定期读取所述采样电流，并记录所述采样电流大于所述过流门限值的计数值的步骤包括：定期读取检测引脚的电平值；记录检测引脚为低电平的次数，作为计数值。4.如权利要求1所述的基于DSP芯片的逐波限流的方法，其特征在于，采样计数预设有采样时间，若所述采样时间内所述计数值没有累加，则所述计数值清零。5.一种基于DSP芯片的逐波限流的控制系统，用于驱动IGBT，其特征在于，所述控制系统包括：电流采样电路、比较电路和DSP主控电路；所述电流采样电路用于对所述IGBT的电流进行采样，并输出采样电流；所述比较电路用于比较所述采样电流和限流门限值，并输出第一比较结果；所述DSP主控电路包括：PWM模块，所述PWM模块用于输出PWM信号，所述用于驱动所述IGBT；计数模块，所述计数模块用于对所述第一比较结果进行计数，并输出计数值；第一比较模块，所述第一比较模块用于比较所述计数值和预设数值，并输出第二比较结果；TZ模块，所述TZ模块根据所述第一比较结果和所述第二比较结果，控制所述PWM模块的输出，其中：在所述第一比较结果中：若所述采样电流值小于所述限流门限值，则控制系统正常工作；若所述采样电流值大于所述限流门限值，则锁定所述PWM信号；在所述第二比较结果中：若计数值大于所述预设数值，则判定系统过流故障，并调节所述PWM信号以降低所述IGBT的工作电流；若计数值小于所述预设数值，则解除PWM信号锁定，控制系统正常工作。6.如权利要求5所述的基于DSP芯片的逐波限流的控制系统，其特征在于，所述比较电路包括比较器、第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容；所述比较器的反相输入端通过所述第一电阻与所述电流采样电路连接，所述第一电容的第一端接所述比较器的反相输入端，所述第一电容的第二端接地，所述比较器的同相接入端接入所述限流门限值，所述比较器的输出端连接所述TZ模块，所述比较器的输出端通过所述第二电阻接直流电压，所述第二电容的第一端接所述比较器的输出端，所述第二电容的第二端接地。7.如权利要求5所述的基于DSP芯片的逐波限流的控制系统，其特征在于，还包括多路选择器，所述多路选择器与所述PWM模块连接，用于对所述PWM模块的输出进行通道选择。8.如权利要求5所述的基于DSP芯片的逐波限流的控制系统，其特征在于，所述DSP主控电路还包括第二比较模块，所述第二比较模块与所述电流采样电路连接，用于比较所述采样电流和过流门限值。9.如权利要求5所述的基于DSP芯片的逐波限流的控制系统，其特征在于，所述第一比较结果为一个或一组多个高、低电平组成的数字波形。10.一种电机控制器，其特征在于，包括IGBT及用于驱动所述IGBT的如权利要求5至9任一项所述的基于DSP芯片的逐波限流的控制系统。

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