專利名稱：一種利用正弦脈沖寬度調(diào)制實現(xiàn)的制冷控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電機控制技術領域，具體涉及一種利用正弦脈沖寬度調(diào)制(SPWM)實 現(xiàn)的制冷控制方法。
背景技術：
制冷機控制器是制冷機分系統(tǒng)的重要裝置，它對制冷機進行驅(qū)動，并對制冷機的 制冷溫度進行控制。對制冷機的驅(qū)動方式采用SPWM方式，具有電路結(jié)構簡單，輸出電壓波 形THD低的特點。圖1示出了一種載波為脈沖的SPWM波形示意圖。如圖1所示，SPWM波形中的載 波周期相同，可以預先設置；每個載波周期內(nèi)的脈沖占空比不同，占空比按照正弦規(guī)律來排 列。當正弦值為最大值時，脈沖的寬度也最大，而脈沖間的間隔則最小。反之，當正弦值較 小時，脈沖的寬度也小，而脈沖間的間隔則較大。目前，在脈寬調(diào)制過程中，通常將定時器的定時間隔設定為載波周期，定時器在定 時到達時，進入一個中斷，在中斷程序中，讀取本載波周期的占空比，并計算本載波周期內(nèi) 的脈沖寬度，即功率管的開通時間，進而生成脈沖電壓信號，對功率管進行開關控制，驅(qū)動 制冷機工作，從而實現(xiàn)制冷效果。其中，各載波周期的制冷溫度通常是預先計算并保持在存 儲空間中的。當需要調(diào)整制冷功率時，現(xiàn)有的脈寬調(diào)制方法在中斷程序中重新計算新的正 弦周期的占空比數(shù)據(jù)，并根據(jù)更新的占空比數(shù)據(jù)獲得脈沖電壓信號，進而驅(qū)動制冷功率管 的運行?？梢?，現(xiàn)有技術在需要調(diào)整占空比時，需要在中斷程序中進行計算。由于通常在一 個正弦周期內(nèi)設置幾百個載波周期，每個載波周期都有對應的占空比需要計算，計算量較 大。大量的數(shù)據(jù)計算會延誤脈沖電壓信號的產(chǎn)生和輸出，因此可能引起波形畸變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種利用正弦脈沖寬度調(diào)制(SPWM)實現(xiàn)的制冷控制方法，能夠避 免因在中斷程序中進行大量計算引起的波形畸變。該控制方法適用于采用SPWM技術實現(xiàn)制冷的場合，該方法包括設置至少兩個存儲空間；預先在至少其中一個存儲空間內(nèi)存儲預設的一個正弦周 期內(nèi)各載波周期的占空比數(shù)據(jù)；從存儲有占空比數(shù)據(jù)的存儲空間中選定其中一個，標記為 正在使用狀態(tài)；在主程序中，根據(jù)當前制冷溫度和目標制冷溫度之差，計算下一個正弦波周期的 占空比數(shù)據(jù)，將計算得到的占空比數(shù)據(jù)保存到其中一個未標記正在使用狀態(tài)的存儲空間， 并為該存儲控制設置占空比更新完成標志；在主程序執(zhí)行過程中，每當定時器定時達到時，進入中斷程序；其中，定時器定時 間隔為載波周期；進入中斷程序后，執(zhí)行如下步驟A和B ；
所述步驟A為從標記正在使用狀態(tài)的存儲空間內(nèi)讀取當前需要輸出的載波周期 對應的占空比，采用讀取的占空比產(chǎn)生脈沖電壓信號中的一個載波周期，用所述脈沖電壓 信號對功率管進行開關控制，功率管輸出電壓驅(qū)動制冷機工作；所述步驟B為在步驟A產(chǎn)生載波周期之后，判斷當前正弦周期是否輸出完畢，如 果是，則判斷是否存在設置有占空比更新完成標志的存儲空間，如果有，則將該存儲空間標 記為正在使用狀態(tài)，并刪除其他存儲空間的正在使用狀態(tài)，以及刪除占空比更新完成標志， 然后退出中斷程序；如果當前正弦周期未輸出完畢，則退出中斷程序；或者，所述步驟B為在步驟A讀取占空比之前，判斷當前需要輸出的載波周期是否 為一個新正弦周期的開始，如果是，則判斷是否存在設置有占空比更新完成標志的存儲空間， 如果有，則將該存儲空間標記為正在使用狀態(tài)，并刪除其他存儲空間的正在使用狀態(tài)，以及刪 除占空比更新完成標志，然后執(zhí)行步驟A ；如果當前正弦周期未輸出完畢，執(zhí)行步驟A。其中，存儲空間內(nèi)記錄的占空比數(shù)據(jù)為正弦波正半周期內(nèi)各載波周期的占空 比；認為正弦波正半周期和負半周期內(nèi)各載波周期的占空比相同；如果當前待輸出的 載波周期為正弦波正半周期，則根據(jù)讀取的占空比，輸出正向的脈沖，如果當前待輸出的載 波周期為正弦波負半周期，則根據(jù)讀取的占空比，輸出負向的脈沖。較佳地，占空比為基準占空比X調(diào)整系數(shù)；所述根據(jù)當前制冷溫度和目標制冷溫度之差，計算下一個正弦波周期的占空比數(shù) 據(jù)為在當前制冷溫度低于目標制冷溫度時，降低調(diào)整系數(shù)，采用降低后的調(diào)整系數(shù)計算下 一個正弦周期的占空比數(shù)據(jù)；在當前制冷溫度高于目標制冷溫度時，提高調(diào)整系數(shù)，采用提 高后的調(diào)整系數(shù)計算下一個正弦周期的占空比數(shù)據(jù)。較佳地，預設在存儲空間中的占空比數(shù)據(jù)為制冷機輸出功率為較小功率值對應 的占空比，所述較小功率值小于3W。由以上所述可以看出，本發(fā)明具有如下有益效果(1)本發(fā)明在主程序中計算下一個正弦周期內(nèi)各載頻周期的占空比，從而避免在 中斷程序中進行大量計算，避免因大量數(shù)據(jù)導致的波形畸變。(2)本發(fā)明采用兩個相互獨立的存儲空間，一個存儲正在使用的占空比數(shù)據(jù)，一個 存儲正在計算的下一個正弦周期的占空比數(shù)據(jù)，從而將占空比的計算和使用分開，使得占 空比的計算和使用可以同時進行。(3)本發(fā)明通過調(diào)整占空比數(shù)據(jù)，保證制冷機在溫控調(diào)整過程中保持穩(wěn)定。


圖1為一種控制波為正弦波，載波為脈沖的SPWM的波形示意圖。圖2為本發(fā)明利用SPWM實現(xiàn)的制冷控制方法的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。本發(fā)明提供了一種制冷控制方法，適用于采用SPWM技術實現(xiàn)制冷的場合，其基本 思想為設置至少兩個存儲空間，一個用于計算下一個正弦周期的占空比數(shù)據(jù)，另一個供中斷程序產(chǎn)生脈沖電壓信號，這些存儲空間交替使用，供中斷程序使用的存儲空間設置為正 在使用狀態(tài)。在主程序中，根據(jù)當前制冷溫度和目標制冷溫度之差，更新占空比數(shù)據(jù)并到其 中一個未正在使用的存儲空間內(nèi)；在中斷程序中，根據(jù)正在使用的存儲空間讀取占空比，并 產(chǎn)生脈沖電壓信號。當一個正弦周期輸出完成后，將正在使用的存儲空間替換為更新占空 比數(shù)據(jù)的存儲空間，并在后續(xù)執(zhí)行中使用?？梢?，本發(fā)明在主程序中計算下一個正弦周期內(nèi)各載頻周期的占空比，從而避免 在中斷程序中進行大量計算，避免因大量數(shù)據(jù)導致的波形畸變。圖2為本發(fā)明利用SPWM實現(xiàn)的制冷控制方法的示意圖。如圖2所示， 首先，設置至少兩個存儲空間。本實施例每個存儲空間不小于1K。在初始設置時，在至少其中一個存儲空間內(nèi)存儲初始占空比數(shù)據(jù)。該占空比數(shù)據(jù) 為一個整正弦周期內(nèi)各載波周期的占空比；或者，由于正弦波正半周期和負半周期內(nèi)各載 波周期的占空比相同，因此為了節(jié)省存儲空間和計算量，可以只存儲正弦波正半周期內(nèi)各 載波周期的占空比。如果只在一個存儲空間內(nèi)存儲初始占空比數(shù)據(jù)，則將該存儲空間標記為正在使用 狀態(tài)；如果在至少2個存儲空間內(nèi)存儲初始占空比數(shù)據(jù)，則從存儲有初始占空比數(shù)據(jù)的 存儲空間中任意選定其中一個，標記為正在使用狀態(tài)。被標記正在使用狀態(tài)的存儲空間將 為中斷程序提供占空比，因此需要保證同一時刻只有一個存儲空間被標記為正在使用狀 態(tài)，否則中斷程序?qū)⒉恢缽哪膫€存儲空間讀取占空比。為了實現(xiàn)緩慢啟動，還需要控制初始占空比數(shù)據(jù)的值。通常，可以設置制冷機在初 始啟動時功率值為較小功率值(該較小功率值不超過3W)，鑒于此，本發(fā)明獲取制冷機輸出 功率值為較小功率值對應的占空比數(shù)據(jù)，作為初始占空比數(shù)據(jù)。那么，在啟動時，驅(qū)動器輸 出功率從較小功率值逐漸增加。為了更為方便控制，占空比可以采用如下方式獲得占空比=基準占空比數(shù)據(jù)X調(diào)整系數(shù)；那么只要控制調(diào)整系數(shù)，即可控制占空比。在這種情況下，還需要將初始占空比數(shù) 據(jù)換算為初始調(diào)整系數(shù)。至此初始設置過程完成。 初始設置完成后，啟動制冷機，開始執(zhí)行主程序。在主程序執(zhí)行過程中，每當定時器定時達到時，進入中斷程序。其中，定時器的定 時間隔為載波周期。下面對中斷程序和主程序的內(nèi)容進行描述。主程序在主程序中，根據(jù)當前制冷溫度和目標制冷溫度之差，計算下一個正弦波周期的 占空比數(shù)據(jù)，將計算得到的占空比數(shù)據(jù)保存到其中一個未標記正在使用狀態(tài)的存儲空間， 并為該存儲控制設置占空比更新完成標志。占空比更新完成標志用于提示中斷程序在輸出 新一輪的正弦周期時，可以采用新的占空比數(shù)據(jù)。其中，在當前制冷溫度低于目標制冷溫度之差時，降低調(diào)整系數(shù)，采用降低后的調(diào) 整系數(shù)與基準占空比相乘，從而計算出下一個正弦周期的占空比數(shù)據(jù)。在當前制冷溫度高于目標制冷溫度時，提高調(diào)整系數(shù)，采用提高后的調(diào)整系數(shù)與基準占空比相乘，從而計算出 下一個正弦周期的占空比數(shù)據(jù)。較佳地，為了保證調(diào)整實時性并減少計算量，可以設置一個合適的差值門限，在當 前制冷溫度和目標制冷溫度之差的絕對值超過該差值門限時，啟動新占空比數(shù)據(jù)的計算。 否則，中斷程序采用舊數(shù)據(jù)即可。這樣可以使得當實際溫度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)之后不再進 行頻繁調(diào)節(jié)。差值門限可以通過實驗或經(jīng)驗確定。在保證制冷機的運行穩(wěn)定性的前提下，可隨時修改目標溫度值，那么將主程序?qū)?進入新一輪的調(diào)整。本主程序中占空比數(shù)據(jù)的計算方法為常用技術，并不是本發(fā)明重點，這里不詳述。中斷程序進入中斷程序后，執(zhí)行步驟Al和Bi。步驟Al、從標記正在使用狀態(tài)的存儲空間內(nèi)讀取當前需要輸出的載波周期對應的 占空比，采用讀取的占空比產(chǎn)生脈沖電壓信號中的一個載波周期，用所述脈沖電壓信號驅(qū) 動功率管進行開關控制，輸出正弦驅(qū)動電壓來驅(qū)動制冷機的運行。其中，如何采用占空比產(chǎn)生一個載波周期的脈沖為已知技術，從圖1可以知道，當 得知載波周期、占空比，將二者相乘即可得到功率管的開通時刻和開通時長，從而得到該載 波周期的信號。本步驟中，如果存儲空間中存儲了正半周期的占空比，則還需要判斷當前待輸出 載波周期處于正半周還是負半周，處于正半周則輸出正脈沖，否則輸出負脈沖。在正弦波正 半周到負半周的交接處，占空比的取值從存儲空間的最后一個轉(zhuǎn)到第一個。步驟Bi、在步驟A產(chǎn)生載波周期之后，判斷當前正弦周期是否輸出完畢，如果是， 則判斷是否存在設置有占空比更新完成標志的存儲空間，如果有，說明主程序已經(jīng)完成了 占空比更新，則將該存儲空間標記為正在使用狀態(tài)，并刪除其他存儲空間的正在使用狀態(tài)， 以及刪除占空比更新完成標志，然后退出中斷程序；如果當前正弦周期未輸出完畢，則退出 中斷程序。經(jīng)過步驟Bl的處理，再進入中斷程序后，將采用更新后的占空比輸出脈沖。上述步驟Al和Bl為先輸出后判斷的方式，下面步驟B2和A2示出了先判斷后輸 出的方式。步驟B2、進入中斷程序后，判斷當前需要輸出的載波周期是否為一個新正弦周期 的開始，如果是，則判斷是否存在設置有占空比更新完成標志的存儲空間，如果有，則將該 存儲空間標記為正在使用狀態(tài)，并刪除其他存儲空間的正在使用狀態(tài)，以及刪除占空比更 新完成標志，然后執(zhí)行步驟A2 ；如果當前正弦周期未輸出完畢，執(zhí)行步驟A2。步驟A2、從標記正在使用狀態(tài)的存儲空間內(nèi)讀取當前需要輸出的載波周期對應的 占空比，采用讀取的占空比產(chǎn)生脈沖電壓信號中的一個載波周期，用所述脈沖電壓信號驅(qū) 動功率管進行開關控制，輸出正弦驅(qū)動電壓來驅(qū)動制冷機的運行。本步驟A2的具體實現(xiàn)與前述步驟Al相同。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的 保護范圍之內(nèi)。
權利要求
一種利用正弦脈沖寬度調(diào)制實現(xiàn)的制冷控制方法，適用于采用SPWM技術實現(xiàn)制冷的場合，其特征在于，該方法包括設置至少兩個存儲空間；預先在至少其中一個存儲空間內(nèi)存儲預設的一個正弦周期內(nèi)各載波周期的占空比數(shù)據(jù)；從存儲有占空比數(shù)據(jù)的存儲空間中選定其中一個，標記為正在使用狀態(tài)；在主程序中，根據(jù)當前制冷溫度和目標制冷溫度之差，計算下一個正弦波周期的占空比數(shù)據(jù)，將計算得到的占空比數(shù)據(jù)保存到其中一個未標記正在使用狀態(tài)的存儲空間，并為該存儲控制設置占空比更新完成標志；在主程序執(zhí)行過程中，每當定時器定時達到時，進入中斷程序；其中，定時器定時間隔為載波周期；進入中斷程序后，執(zhí)行如下步驟A和B；所述步驟A為從標記正在使用狀態(tài)的存儲空間內(nèi)讀取當前需要輸出的載波周期對應的占空比，采用讀取的占空比產(chǎn)生脈沖電壓信號中的一個載波周期，用所述脈沖電壓信號對功率管進行開關控制，功率管輸出電壓驅(qū)動制冷機工作；所述步驟B為在步驟A產(chǎn)生載波周期之后，判斷當前正弦周期是否輸出完畢，如果是，則判斷是否存在設置有占空比更新完成標志的存儲空間，如果有，則將該存儲空間標記為正在使用狀態(tài)，并刪除其他存儲空間的正在使用狀態(tài)，以及刪除占空比更新完成標志，然后退出中斷程序；如果當前正弦周期未輸出完畢，則退出中斷程序；或者，所述步驟B為在步驟A讀取占空比之前，判斷當前需要輸出的載波周期是否為一個新正弦周期的開始，如果是，則判斷是否存在設置有占空比更新完成標志的存儲空間，如果有，則將該存儲空間標記為正在使用狀態(tài)，并刪除其他存儲空間的正在使用狀態(tài)，以及刪除占空比更新完成標志，然后執(zhí)行步驟A；如果當前正弦周期未輸出完畢，執(zhí)行步驟A。
2.如權利要求1所述的利用正弦脈沖寬度調(diào)制實現(xiàn)的制冷控制方法，其特征在于，存 儲空間內(nèi)記錄的占空比數(shù)據(jù)為正弦波正半周期內(nèi)各載波周期的占空比；認為正弦波正半周期和負半周期內(nèi)各載波周期的占空比相同；如果當前待輸出的載波 周期為正弦波正半周期，則根據(jù)讀取的占空比，輸出正向的脈沖，如果當前待輸出的載波周 期為正弦波負半周期，則根據(jù)讀取的占空比，輸出負向的脈沖。
3.如權利要求1或2所述的利用正弦脈沖寬度調(diào)制實現(xiàn)的制冷控制方法，其特征在于， 占空比為基準占空比X調(diào)整系數(shù)；所述根據(jù)當前制冷溫度和目標制冷溫度之差，計算下一個正弦波周期的占空比數(shù)據(jù) 為在當前制冷溫度低于目標制冷溫度時，降低調(diào)整系數(shù)，采用降低后的調(diào)整系數(shù)計算下一 個正弦周期的占空比數(shù)據(jù)；在當前制冷溫度高于目標制冷溫度時，提高調(diào)整系數(shù)，采用提高 后的調(diào)整系數(shù)計算下一個正弦周期的占空比數(shù)據(jù)。
4.如權利要求1或2所述的利用正弦脈沖寬度調(diào)制實現(xiàn)的制冷控制方法，其特征在于， 預設在存儲空間中的占空比數(shù)據(jù)為制冷機輸出功率為較小功率值對應的占空比，所述較 小功率值小于3W。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用正弦脈沖寬度調(diào)制技術實現(xiàn)的制冷控制方法，適用于采用SPWM技術實現(xiàn)制冷的場合，該方法包括設置至少兩個存儲空間，一個用于計算下一個正弦周期的占空比數(shù)據(jù)，另一個供中斷程序產(chǎn)生脈沖電壓信號，這些存儲空間交替使用，供中斷程序使用的存儲空間設置為正在使用狀態(tài)。在主程序中，根據(jù)當前制冷溫度和目標制冷溫度之差，更新占空比數(shù)據(jù)并到其中一個未正在使用的存儲空間內(nèi)；在中斷程序中，根據(jù)正在使用的存儲空間讀取占空比，并產(chǎn)生脈沖電壓信號。當一個正弦周期輸出完成后，將正在使用的存儲空間替換為更新占空比數(shù)據(jù)的存儲空間，并在后續(xù)執(zhí)行中使用。本發(fā)明能夠避免因在中斷程序中進行大量計算引起的波形畸變。
文檔編號H02P27/04GK101895253SQ20101020236
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權日2010年6月18日
發(fā)明者付秀敏, 王玉生, 程顯富, 鄭鵬 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一三研究所