CN106787881A - 一种i/o时刻表及制作方法及输出方法及应用其的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种I/O时刻表及制作方法及输出方法及应用其的设备，I/O时刻表包括两个或两个以上有序记录的时间片段，时间片段包含一个I/O电平参数和一个或者一组I/O时间参数；I/O电平参数用于记录控制逆变电路的各个I/O引脚的电平状态；I/O时间参数用于记录控制逆变电路的时间数据，本发明使用方便，改变I/O时刻表即可改变控制波形，通过改变控制波形可以改变控制方式，也可以改变输出频率，可以应用SPWM、SVPWM和直流PWM的控制，本发明通用性好，应用其方法的设备可以实现一机多种方式的控制，可以应用于单相、两相、三相及三相以上的控制，可以应用于两电平和多电平的控制，有利于制作标准化元件。
Description
技术领域
本发明涉及一种I/O时刻表及制作方法及输出方法及应用其的设备，属于逆变控制技术领域。
背景技术
当代的逆变技术，有两种研究方向，一种是两电平研究方向，另一种是多电平研究方向。多电平逆变器是指这种逆变器输出电压波形中的电平数等于或大于3的逆变器，如三电平逆变器、五电平逆变器和七电平逆变器等。
现在已经形成了几种典型的多电平逆变器主电路的结构形式，这些主电路结构形式从原理上可以分为两大类：一类是钳位式半桥结构形式，另一类是级联式结构形式。
多电平逆变器的PWM(Pulse Width Modulation)控制法主要有三类：即载波调制法、消除特定谐波法和空间电压相量调制法。
多电平逆变器的PWM控制法是和其电路结构与工作特点密切相关的，不同的电路结构及其工作特点，就用不同的PWM控制电路。
和两电平逆变器相比，多电平逆变器在电路结构上增加了一些新的辅助电路，使电路更复杂、要求更严格、控制目标更多。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为克服上述问题，提供一种应用方式多样的I/O时刻表及制作方法及输出方法及应用其的设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种I/O时刻表，包括两个或两个以上有序记录的时间片段，所述时间片段包含一个I/O电平参数和一个或者一组I/O时间参数；
所述I/O电平参数用于记录控制逆变电路的各个I/O引脚的电平状态；
所述I/O时间参数用于记录控制逆变电路的各个I/O引脚在所述I/O电平参数相应的电平状态连续持续的时间长度或可计算所述时间长度的时间数据。
优选地，所述I/O时间参数可使用长度计时方式，即采用时间长度来记录。
优选地，所述I/O时间参数可使用端点计时方式，即记录时间片段的开始时刻时间和/或终止时刻时间。
优选地，所述端点计时方式包括以下类型：
端点法递增计时方式：时间片段的开始时刻的时间数据小于该时间片段的
终止时刻的时间数据；
端点法递减计时方式：时间片段的开始时刻的时间数据大于该时间片段的
终止时刻的时间数据；
端点法精简计时方式：只记录时间片段的一个端点的时间数据，而该时间片段的另外一个端点的时间数据是系统设定的时间数据或者是系统设定的时间片段共用的时间数据。
优选地，所述I/O时刻表的存储方式的种类包括存储采用同一种计时方式的时间片段和存储采用多种计时方式的时间片段。
优选地，2个或者2个以上I/O时刻表可合成一个I/O时刻表，一个合成的I/O时刻表中可包括独立调制和/或非独立调制的输出电压组合的控制波形。
一种I/O时刻表制作方法，包括以下步骤：
S1：确定I/O时刻表的一个周期的时间长度，然后把所述一个周期划分为若干个所述时间片段并确定每个所述时间片段内的输出电平和所述I/O时间参数，并确定所述时间片段的计时单位；
S2：确定逆变电路的输出电压的电平状态和对其控制的I/O引脚的电平状态的关系；
S3：建立每个所述时间片段的所述I/O时间参数和所述I/O电平参数的关联，存储所述I/O时刻表。
一种I/O时刻表制作方法，包括以下步骤：
S1：确定若干个所述时间片段的输出电平和所述I/O时间参数，然后把所述若干个时间片段按次序组合，并确定所述时间片段的计时单位；
S2：确定逆变电路的输出电压的电平状态和对其控制的I/O引脚的电平状态的关系；
S3：建立每个所述时间片段的所述I/O时间参数和所述I/O电平参数的关联，存储所述I/O时刻表。
优选地，所述输出电平的种类包括：连续的输出电平和连续的输出电平组合；每一个所述时间片段只能对应一种连续的输出电平或者一种连续的输出电平组合。
优选地，存储I/O时刻表可按照I/O时刻表存储方式和时间片段计时方式存储，所述I/O时刻表存储方式的种类包括所述存储采用同一种计时方式的时间片段和所述存储采用多种计时方式的时间片段，所述时间片段计时方式的种类包括：所述长度计时方式、所述端点法递增计时方式、所述端点法递减计时方式和所述端点法精简计时方式。
优选地，所述时间片段在采用端点法精简计时方式存储时，省略存储系统设定的时间数据和/或省略存储系统设定的时间片段共用的时间数据。
一种I/O时刻表输出方法，包括以下步骤：
Q1：指定一个I/O时刻表的时间片段为待输出时间片段；
Q2：设置计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位相同，设置计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式一致，设置计时单元的初始计时时间和待输出时间片段的开始输出时间数值相同；
Q3：所述计时单元以所述计时方式和所述计时单位进行计时，并输出待输出时间片段的I/O电平参数；
Q4：保持用于输出I/O电平参数的I/O引脚的电平状态不变，直到正在输出的时间片段被计时完毕；
Q5：重复执行一次步骤Q2-Q4，用于输出依据步骤Q1指定的待输出时间片段在I/O时刻表的次序和I/O时刻表输出方式得到的下一次待输出时间片段，然后再重复执行一次步骤Q2-Q4，用于输出依据第2次得到的待输出时间片段在I/O时刻表的次序和I/O时刻表输出方式得到的下一次待输出时间片段，依次类推输出时间片段。
优选地，步骤Q2还包括以下类型的操作：
(1)如果计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位已经相同，省略设置所述计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位相同，
(2)如果计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式已经一致，省略设置所述计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式一致，
(3)如果计时单元的当前计时时间和待输出时间片段的开始输出时间已经数值相等，省略设置所述计时单元的初始计时时间和待输出时间片段的开始输出时间数值相同；
一种I/O时刻表输出方法，包括以下步骤：
Q1：指定一个I/O时刻表的时间片段为待输出时间片段；
Q2：指定一个计时单元为待输出时间片段计时，设置所述计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位相同，设置所述计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式一致，设置所述计时单元的初始计时时间和待输出时间片段的开始输出时间数值相同；
Q3：所述计时单元以所述计时方式和所述计时单位进行计时，并输出待输出时间片段的I/O电平参数；
Q4：保持用于输出I/O电平参数的I/O引脚的电平状态不变，直到正在输出的时间片段被计时完毕；
Q5：重复执行一次步骤Q2-Q4，用于输出依据步骤Q1指定的待输出时间片段在I/O时刻表的次序和I/O时刻表输出方式得到的下一次待输出时间片段，然后再重复执行一次步骤Q2-Q4，用于输出依据第2次得到的待输出时间片段在I/O时刻表的次序和I/O时刻表输出方式得到的下一次待输出时间片段，依次类推输出时间片段。
优选地，步骤Q2还包括以下类型的操作：
(1)如果待输出时间片段和其上一个输出的时间片段使用同一个计时单元，省略指定一个计时单元为待输出时间片段计时，
(2)如果所述计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位已经相同，省略设置所述计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位相同，
(3)如果所述计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式已经一致，省略设置所述计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式一致，
(4)如果所述计时单元的当前计时时间和待输出时间片段的开始输出时间已经数值相等，省略设置所述计时单元的初始计时时间和待输出时间片段的开始输出时间数值相同；
优选地，所述时间片段的输出计时方式的种类包括递增计时方式和递减计时方式。
优选地，所述I/O时刻表输出方式的种类包括：
顺时针输出方式：按时间片段在I/O时刻表中的排列次序输出时间片段；
逆时针输出方式：按时间片段在I/O时刻表中的逆向排列次序输出时间片段；
和制作I/O时刻表时约定的次序输出时间片段。
优选地，设置计时单元的初始计时时间还包括以下种类设置方式：
(1)在每个I/O时刻表输出周期的每个时间片段的开始时刻，各赋初值1次；
(2)在每个I/O时刻表输出周期中的1个或多个固定的时间片段的开始时刻，各赋初值1次；
(3)在循环输出I/O时刻表的开始时刻赋初值1次；
优选地，还包括嵌套输出方式：以嵌套循环方式输出所述I/O时刻表，内循环输出所述I/O时刻表的时间片段，外循环输出I/O时刻表。
一种设备，所述设备采用以上I/O时刻表和I/O时刻表输出方法。
优选地，还包括I/O时刻表制作方法。
优选地，还包括在线计算功能：一边将所述I/O时刻表输出为控制波形，一边重新建立新的I/O时刻表。
优选地，还包括以下种类的操作方式：
S1、输出指定的I/O时刻表；
S2、在输出过程中切换输出I/O时刻表；
S3、输出I/O时刻表计时、输出I/O时刻表计次、输出时间片段计次；
S4、定量输出I/O时刻表。
本发明的有益效果是：应用方式多样，可以完成复杂的控制，特别是应用于多电平变频器中，在没有专用驱动芯片的情况下，使用本专利可以替代大量的模拟电路；把原本多用于高压变频器的多电平驱动技术，可以移植到低压变频器。
本发明还具有以下应用前景：
1.应用优选的I/O时刻表；
2.变频和转矩控制应用；
3.用作输出平台；
4.定量输出控制；
5.和检测元件配合，实时掌握设备的运行情况；
6.同时控制多个目标；
7.有利于多电平控制技术的推广。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例的流程图；
图2是本发明一个实施例的波形图；
图3是本发明一个实施例的波形图；
图4是本发明一个实施例的电路图；
图5是本发明一个实施例的示意图；
图6是本发明一个实施例的示意图；
图7是本发明一个实施例的示意图；
图8是本发明所述I/O时刻表输出方法的流程图；
图9是本发明一个实施例的电路图；
图10是本发明一个实施例的示意图；
图11是本发明一个实施例的波形图；
图12是本发明一个实施例的示意图；
图13是本发明一个实施例的波形图；
图14是本发明一个实施例的电路图；
图15是本发明一个实施例的示意图；
图16是本发明一个实施例的波形图；
图17是本发明一个实施例的示意图；
图18是本发明一个实施例的波形图；
图19是本发明一个实施例的电路图；
图20是本发明一个实施例的示意图；
图21是本发明一个实施例的波形图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，本发明如图1-21所示。
实施例1
本发明所述一种I/O时刻表，包括两个或两个以上有序记录的时间片段，所述时间片段包含一个I/O电平参数和一个或者一组I/O时间参数，其中表1为使用端点计时方式计时的I/O时刻表：
表1
其中所述I/O电平参数用于记录控制逆变电路的2个I/O引脚P1.1和P1.0的电平状态，在本实施例中，I/O引脚的电平状态采用1和0分别表示高低电平状态；所述I/O时间参数用于记录控制逆变电路的2个I/O引脚P1.1和P1.0在所述I/O电平参数相应的电平状态连续持续时间的两个端点的时间数据，可通过简单的减法算出时间长度，例如表1中时间片段1的时间长度就是1806-0＝1806；本发明所述逆变电路是指逆变主电路，或者是逆变主电路及其辅助电路。所述有序记录，是指根据正向输出时间片段的次序或者逆向输出时间片段的次序进行记录时间片段，还可以是指和I/O时刻表输出方法约定的次序进行记录时间片段。
表2是采用长度计时方式的I/O时刻表，所述I/O时间参数用于记录控制逆变电路的2个I/O引脚P1.1和P1.0在所述I/O电平参数相应的电平状态连续持续时间的时间长度数据。
表2
实施例2
在实施例1所述I/O时刻表的基础上，所述端点计时方式包括以下类型：
端点法递增计时方式：如表1中所示，时间片段的开始时刻的时间数据小于该时间片段的终止时刻的时间数据；
端点法递减计时方式：时间片段的开始时刻的时间数据大于该时间片段的终止时刻的时间数据，即将表1中的时间端点的大小颠倒过来；
端点法精简计时方式：只记录时间片段的一个端点的时间数据，而该时间片段的另外一个端点的时间数据是系统设定的时间数据或者是系统设定的时间片段共用的时间数据，表1所示，任意相邻的两个时间片段，后一个时间片段的开始时刻时间和前一个时间片段的终止时刻时间相等，则这两个相等的时间数据只需存储其中的一个，并且约定第一个时间片段的开始时刻时间为0，表1所示的I/O时刻表经过精简后变成表3所示的I/O时刻表。表3是采用端点法精简计时的I/O时刻表。
表3
在优选的实施方式中，2个或者2个以上I/O时刻表可合成一个I/O时刻表，合成I/O时刻表先要扩展I/O时刻表，扩展I/O时刻表就是在该I/O时刻表的前面或者后面依次添加按该I/O时刻表的时间片段的排列顺序的时间片段。以合成2个I/O时刻表为例进行说明：分别把两个I/O时刻表的周期至少扩展到这两个I/O时刻表周期的最小公倍数的时间长度；I/O时刻表的周期是指I/O时刻表的时间长度，是I/O时刻表中所有时间片段的时间长度的累加和；如两个I/O时刻表具有相同的周期，可以不扩展I/O时刻表的周期；把这两个扩展后的I/O时刻表的时间数据(时间节点或者时间长度)分别投射到同一个时间轴上；在2个I/O时刻表的重叠区域，被2个I/O时刻表的时间节点重新分割形成新的时间片段，每个时间片段包含来自两个I/O时刻表的对应时间片段的电平参数；两个I/O时刻表的第一个时间节点可以重合，也可以有偏移；取重叠区域至少1倍所述最小公倍数的时间长度作为合成后的I/O时刻表的一个周期。
一个合成的I/O时刻表中可包括独立调制和/或非独立调制的输出电压组合的控制波形，输出电压组合是指2相或者2相以上的输出电压，如图2所示，两相输出电压的调制过程相互独立。
所述I/O时刻表的存储方式的种类包括存储采用同一种计时方式的时间片段和存储采用多种计时方式的时间片段。存储采用同一种计时方式的时间片段是指I/O时刻表存储的时间片段采用一种计时方式，如表1所示，I/O时刻表中每个时间片段都采用了端点法递增计时方式；存储采用多种计时方式的时间片段是指I/O时刻表存储的时间片段采用了不同的计时方式，如表4所示，在表4中前4个时间片段使用了端点法递增计时方式而后4个时间片段使用了端点法递减计时方式。
表4
所述时间片段计时方式的种类包括：所述长度计时方式、所述端点法递增计时方式、所述端点法递减计时方式和所述端点法精简计时方式，即一个时间片段可以采用长度计时方式或者端点法递增计时方式或者端点法递减计时方式或者端点法精简计时方式。
实施例3
一种I/O时刻表制作方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、确定I/O时刻表的一个周期的时间长度，然后根据输出电压的波形质量要求把所述一个周期划分为若干个所述时间片段并确定每个所述时间片段内的输出电平和所述I/O时间参数，并确定所述时间片段的计时单位；每一个时间片段只能有一种连续的输出电平或者输出电平组合，对于只有一相输出电压的情况下，每一个时间片段内输出电压只能有一种连续的输出电平，对于有2相或2相以上输出电压的情况下，每一个时间片段只能有一种连续的输出电平组合，输出电平组合是指2相或2相以上输出电压的电平状态；
具体一个例子如图3中，有一个周期为15708微秒的正弦信号波，取一个完整的正弦信号波周期作为一个I/O时刻表的时间长度，
在图3中所示，采用了正弦信号波和三角载波比较的方法来划分时间片段。
在正弦信号波的正半周，正弦波大于三角波的部分，输出电压为E；正弦波小于三角波的部分，输出电压为0。
在正弦信号波的负半周，正弦波小于三角波的部分，输出电压为-E；正弦波大于三角波的部分，输出电压为0。
在一个完整的正弦信号波周期中，输出电压uAB有3种输出电平：+E、0和-E，这3个电平分布在8时间片段内，因此一个周期至少分成8个时间片段。
表5是根据图3的“长度法”列出的I/O时间参数和输出电压uAB的电平状态关系对照表，计时单位为1微秒。
表5
在实际使用中，图3所示的单相正弦信号波，如果采用脉宽调制方式，控制图4所示的逆变电路，优选的载波比是15-30，此数值可供分割其他SPWM控制波形参考。
S2：确定逆变电路的输出电压的电平状态和对其控制的I/O引脚的电平状态的关系；即确定逆变电路输出每一种将用于输出的电平或者电平组合时，用于控制逆变电路输出所述电平或者电平组合的所有I/O引脚所对应的电平状态或者电平组合状态；
提供一个单相全桥逆变电路的例子，其他逆变电路可参照其实施，如图4中所示，输出电压uAB的电平状态和各个逆变管的状态的关系如表6所示。S1和S4导通、S2和S3截止，则uAB为E；S1、S2、S3和S4截止，则uAB为0；S1和S4截止、S2和S3导通，则uAB为-E。
表6 输出电压uAB的电平状态和逆变管状态的关系对照表
对图4的电路分析可知，在实现uAB的三种输出电平的情况下，S1和S4工作相同，S2和S3工作相同，因此只要用2个I/O引脚即可实现对4个逆变管的控制。
控制逆变电路的各个I/O引脚的电平状态(即为本设计中的I/O电平参数)和单相全桥逆变电路的逆变管状态的关系如表7所示。用P1.1控制S1和S4，P1.1＝1时S1和S4导通，P1.1＝0时S1和S4截止；用P1.0控制S2和S3，P1.0＝1时S2和S3导通，P1.0＝0时S2和S3截止。
表7I/O电平参数和逆变管状态的关系对照表
根据表6得到输出电压uAB的电平状态和逆变管状态的关系，根据表7得到I/O电平参数和逆变管状态的关系，因此可以得到输出电压uAB的电平状态和I/O电平参数的关系。表8是输出电压uAB的电平状态和I/O电平参数的关系对照表。P1.1＝1和P1.0＝0时，则uAB为E；P1.1＝0和P1.0＝0时，则uAB为0；P1.1＝0和P1.0＝1时，则uAB为-E。
表8输出电压uAB的电平状态和I/O电平参数的关系对照表
S3：建立每个所述时间片段的所述I/O时间参数和所述I/O电平参数的关联，存储所述I/O时刻表。
根据以上分析，I/O时间参数和输出电压uAB的电平状态相关联，输出电压uAB的电平状态又和I/O电平参数相关联，则I/O时间参数和I/O电平参数相关联。每一个时间片段只能有一种连续的输出电平或者输出电平组合，同理每一个时间片段只能有一个I/O电平参数。
根据表5得到I/O时间参数和输出电压uAB的电平状态的关系，根据表8得到输出电压uAB的电平状态和I/O电平参数的关系，得到I/O时间参数和I/O电平参数的关系，见表9：
表9
在本设计中，表9所示的I/O时间参数和I/O电平参数的关系表称为I/O时刻表。
在优选的实施方式中，所述输出电平的种类包括：连续的输出电平和连续的输出电平组合；每一个所述时间片段只能对应一种连续的输出电平或者一种连续的输出电平组合。
在优选的实施方式中，所述存储I/O时刻表可按照I/O时刻表存储方式和时间片段计时方式存储，所述I/O时刻表存储方式的种类包括所述存储采用同一种计时方式的时间片段和所述存储采用多种计时方式的时间片段；所述时间片段计时方式的种类包括：所述长度计时方式、所述端点法递增计时方式、所述端点法递减计时方式和所述端点法精简计时方式。例如表9所示的I/O时刻表存储采用同一种计时方式的时间片段，所述时间片段采用端点法递增计时方式；表4所示的I/O时刻表存储采用多种计时方式的时间片段，所述时间片段采用端点法递增计时方式和端点法递减计时方式；具体选择哪种方式根据实际的需求进行选择。
在优选的实施方式中，所述时间片段在采用端点法精简计时方式存储时，省略存储系统设定的时间数据和/或省略存储系统设定的时间片段共用的时间数据。
对照表9所示的I/O时刻表经过精简后变成表10所示的I/O时刻表。表10是采用同一种端点法精简计时的I/O时刻表。
表10为采用同一种端点法精简计时I/O时刻表
实施例4
本实施例中提供一个使用直流PWM模式控制单相全桥逆变电路的具体的应用实例，该单相全桥逆变电路仍采用图4中的电路，因此逆变管状态同上述实施例3中论述一致，直接以上述为基础制作I/O时刻表。
1、确定若干个所述时间片段的输出电平和所述I/O时间参数，然后把所述若干个时间片段按次序组合，并确定所述时间片段的计时单位；以输出电压为E/2的直流电压为例，通过分析可知间隔输出电平为E的时间和输出电平为0的时间相等就能输出等效E/2的直流电压，并规定每次输出E或者0的时间为1000微秒，因此得到2个I/O时间参数和输出电平确定的时间片段，若把2组上述时间片段按次序组合在一起，则可以得到表11所示的的I/O时间参数和输出电压的电平状态关系对照表，计时单位为1微秒。
表11
2、确定逆变电路的输出电压的电平状态和对其控制的I/O引脚的电平状态的关系；该步骤同实施例3中步骤相同；
3、建立每个所述时间片段的所述I/O时间参数和所述I/O电平参数的关联，存储所述I/O时刻表，根据表11得到I/O时间参数和输出电压的电平状态的关系，根据实施例3中分析的表8得到输出电压的电平状态和I/O电平参数的关系，因此可以得到I/O时间参数和I/O电平参数的关系，见下表12：
表12
在优选的实施方式中，所述输出电平的种类包括：连续的输出电平和连续的输出电平组合；每一个所述时间片段只能对应一种连续的输出电平或者一种连续的输出电平组合。
在优选的实施方式中，所述存储I/O时刻表可按照I/O时刻表存储方式和时间片段计时方式存储，所述I/O时刻表存储方式的种类包括所述存储采用同一种计时方式的时间片段和所述存储采用多种计时方式的时间片段；所述时间片段计时方式的种类包括：所述长度计时方式、所述端点法递增计时方式、所述端点法递减计时方式和所述端点法精简计时方式。
在优选的实施方式中，所述时间片段在采用端点法精简计时方式存储时，省略存储系统设定的时间数据和/或省略存储系统设定的时间片段共用的时间数据。
采用I/O时刻表方式控制逆变电路输出直流电压应用小结
通过改变相应时间片段的时间长度来改变相应输出电平的脉宽比例，从而改变输出电压的等效值。
通过按比例改变各个时间片段的时间长度来改变各个输出电平的脉冲宽度，从而改变输出电压的波形。
实施例5
一种I/O时刻表输出方法，包括以下步骤：
Q1：指定一个I/O时刻表的时间片段为待输出时间片段；因此可灵活选择任意时间片段为第一个输出的时间片段，以满足不同需求；
Q2：设置计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位相同，设置计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式一致，设置计时单元的初始计时时间和待输出时间片段的开始输出时间数值相同；所述计时单元是示意说明，可以是可计时的软件程序，也可以是可计时的硬件，还可以是可计时的软件和硬件的结合体，可根据需要进行选择；计时单元的可计时时间不小于时间片段的计时时间，可为多个时间片段计时；本实施例所述I/O时刻表输出方法仅有一个为时间片段计时的计时单元。
以递增计时方式输出表4所示的I/O时刻表的一个待输出时间片段(时间片段1)为例，待输出时间片段的时间参数的计时单位是1微秒，因此设置计时单元的计时单位为1微秒；待输出时间片段的输出计时方式是递增计时方式，因此设置计时单元的计时方式是递增计时方式；待输出时间片段的输出计时方式是递增计时方式，则时间片段的开始时刻时间为0，因此设置计时单元的计时时间为0；
采用端点法精简计时方式的时间片段，只记录时间片段的一个端点的时间数据，而该时间片段的另外一个端点的时间数据是系统设定的时间数据或者是系统设定的时间片段共用的时间数据，因此需要根据制作方法获取被省略存储的时间数据。
输出采用长度法计时方式的时间片段，仿效采用端点法精简计时的时间片段来处理，把时间长度数据作为所述时间片段的其中一个端点的时间数据，另一个端点的时间数据是0或者是其他根据需要选择的数据；
Q3：所述计时单元以所述计时方式和所述计时单位进行计时，并输出待输出时间片段的I/O电平参数；输出I/O电平参数是指把I/O电平参数的值从各个对应的I/O引脚输出。
Q4：保持用于输出I/O电平参数的I/O引脚的电平状态不变，直到正在输出的时间片段被计时完毕；
正在输出的时间片段是指刚被输出I/O电平参数并正在被各个对应的I/O引脚保持输出I/O电平参数后的电平状态的时间片段；在步骤Q3输出待输出时间片段的I/O电平参数，待输出时间片段就转变为正在输出的时间片段；
在步骤Q2把时间片段的一个端点的时间数据赋值给计时单元，当计时单元的计时时间到达所述时间片段的另一个端点的时间时，所述时间片段被计时完毕。
Q5：重复执行一次步骤Q2-Q4，用于输出依据步骤Q1指定的待输出时间片段在I/O时刻表的次序和I/O时刻表输出方式得到的下一次待输出时间片段，然后再重复执行一次步骤Q2-Q4，用于输出依据第2次得到的待输出时间片段在I/O时刻表的次序和I/O时刻表输出方式得到的下一次待输出时间片段，依次类推输出时间片段。以输出表4所示的I/O时刻表为例，在步骤Q1第1次得到待输出时间片段，执行一次步骤Q2-Q4，则步骤Q1指定的待输出时间片段完成输出，如果步骤Q1指定时间片段1为待输出时间片段，且I/O时刻表输出方式是顺时针输出方式，则第2次得到的待输出时间片段是时间片段2，第3次得到的待输出时间片段是时间片段3，……依此类推；如果步骤Q1指定时间片段1为待输出时间片段，但I/O时刻表输出方式是逆时针输出方式，则第2次得到的待输出时间片段是时间片段8，第3次得到的待输出时间片段是时间片段7，……依此类推。在实际使用中，在输出I/O时刻表的过程中可采用确认是否停止输出I/O时刻表，经过确认不停止，则继续输出。
在优选的实施方式中，步骤Q2还包括以下类型的操作：
(1)如果计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位已经相同，省略设置所述计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位相同；
(2)如果计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式已经一致，省略设置所述计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式一致；
(3)如果计时单元的当前计时时间和待输出时间片段的开始输出时间已经数值相等，省略设置所述计时单元的初始计时时间和待输出时间片段的开始输出时间数值相同；
在优选的实施方式中，所述时间片段的输出计时方式的种类包括递增计时方式和递减计时方式；
对于端点法计时的时间片段，递增计时方式是指从时间片段的时间数据较小的I/O时间参数向时间数据较大的I/O时间参数进行计时；递减计时方式是指从时间数据较大的I/O时间参数向时间数据较小的I/O时间参数进行计时。
可以通过加减法运算来判断I/O时间参数的大小，然后根据时间片段输出计时方式把一个I/O时间参数作为所述时间片段的开始时刻时间而把另一个I/O时间参数作为所述时间片段的终止时刻时间；在实际使用中，在制作I/O时刻表时所有的时间片段采用和输出方法约定的计时方式，则可省略判断I/O时间参数大小的步骤。
采用端点法精简计时方式的时间片段，只记录时间片段的一个端点的时间数据，而该时间片段的另外一个端点的时间数据是系统设定的时间数据或者是系统设定的时间片段共用的时间数据，可以根据制作方法获取被省略存储的时间数据，因此采用端点法精简计时方式的时间片段也可采用递增计时方式或者递减计时方式进行计时；
采用长度计时方式的时间片段，仿效采用端点法精简计时的时间片段来处理，把时间长度数据作为所述时间片段的其中一个端点的时间数据，另一个端点的时间数据是0或者是其他根据需要选择的数据，因此采用长度计时方式的时间片段也可采用递增计时方式或者递减计时方式进行计时；
在优选的实施方式中，所述I/O时刻表输出方式包括：
顺时针输出方式：按时间片段在I/O时刻表中的排列次序输出时间片段，时间片段的输出顺序如图5所示；
逆时针输出方式：按时间片段在I/O时刻表中的逆向排列次序输出时间片段，时间片段的输出顺序如图6所示；
和制作I/O时刻表时约定的次序输出时间片段，例如在制作I/O时刻表时和I/O时刻表输出方法约定：输出时间片段的次序是1、3、5、2、4、6……，则I/O时刻表输出方法输出时间片段的次序是1、3、5、2、4、6……。
在优选的实施方式中，设置计时单元的初始计时时间还包括以下种类设置方式：
(1)在每个I/O时刻表输出周期的每个时间片段的开始时刻，各赋初值1次；即每个时间片段的开始时刻设置一次初始计时时间，每个时间片段计时时间相互独立，如图7中所示；
(2)在每个I/O时刻表输出周期中的1个或多个固定的时间片段的开始时刻，各赋初值1次；一个I/O时刻表输出周期是指把I/O时刻表中的所有时间片段各输出一次的过程；在输出I/O时刻表的过程中，从所述固定的时间片段开始的任意相邻的两个时间片段都是时间上连续的，因此在所述固定的时间片段赋初值后，输出I/O时刻表的其余时间片段都不需要赋初值，所述两个时间片段时间上连续是指前一个输出的时间片段的终止输出时间和后一个输出的时间片段的开始输出时间相等；如果存在连续的时间片段，但并非全部连续，则和上一个输出的时间片段不连续的时间片段都需要赋初值。
(3)在循环输出I/O时刻表的开始时刻赋初值1次；
在循环输出I/O时刻表的开始时刻赋初值1次，后续输出时间片段不需赋初值，此方法适用于所有时间片段采用端点法计时的I/O时刻表；在输出I/O时刻表的过程中，所有时间片段采用相同的输出计时方式，并且从一个固定的时间片段开始的任意相邻的两个时间片段都是时间上连续的；对I/O时刻表的时间参数进行累加或者累减操作，即当一个时间片段输出完成后，对所述时间片段的时间参数加上或者减去一个I/O时刻表周期的时间长度。以递增计时方式输出表9所示I/O时刻表为例，在时间片段1的开始时刻设置计时单元的计时时间为0，输出时间片段2-8都不赋初值，但每次输出一个时间片段后，该时间片段的时间参数都加上15708(一个I/O时刻表周期的时间长度)作为该时间片段下一次输出的时间参数。
在优选的实施方式中，还包括嵌套输出方式：如图8中所示，以嵌套循环方式输出所述I/O时刻表，内循环输出所述I/O时刻表的时间片段，外循环输出I/O时刻表，两者可以并行同时运行，因此节省程序空间，通用性好。
在实际使用中，优选的方式是：在存储I/O时刻表时所有时间片段采用相同的计时单位和相同的计时方式，采用端点法计时方式的所有时间片段时间上连续；在输出I/O时刻表时所有时间片段使用相同的输出计时方式。
实施例6
一种I/O时刻表输出方法，包括以下步骤：
Q1：指定一个I/O时刻表的时间片段为待输出时间片段；因此可灵活选择任意时间片段为第一个输出的时间片段，以满足不同需求；
Q2：指定一个计时单元为待输出时间片段计时，设置所述计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位相同，设置所述计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式一致，设置所述计时单元的初始计时时间和待输出时间片段的开始输出时间数值相同；计时单元的可计时时间不小于时间片段的计时时间，可为多个时间片段计时；有若干个计时单元为时间片段计时，因此指定一个计时单元为待输出时间片段计时，例如：不同的计时单元有不同的计时单位，可分别为计时单位不同的时间片段计时，不同的计时单元有不同的计时方式，可分别为输出计时方式不同的时间片段计时，……可根据需要进行选择。
Q3：所述计时单元以所述计时方式和所述计时单位进行计时，并输出待输出时间片段的I/O电平参数。
Q4：保持用于输出I/O电平参数的I/O引脚的电平状态不变，直到正在输出的时间片段被计时完毕；
Q5：重复执行一次步骤Q2-Q4，用于输出依据步骤Q1指定的待输出时间片段在I/O时刻表的次序和I/O时刻表输出方式得到的下一次待输出时间片段，然后再重复执行一次步骤Q2-Q4，用于输出依据第2次得到的待输出时间片段在I/O时刻表的次序和I/O时刻表输出方式得到的下一次待输出时间片段，依次类推输出时间片段。在实际使用中，在输出I/O时刻表的过程中可采用确认是否停止输出I/O时刻表，经过确认不停止，则继续输出。
在优选的实施方式中，步骤Q2还包括以下类型的操作：
(1)如果待输出时间片段和其上一个输出的时间片段使用同一个计时单元，省略指定一个计时单元为待输出时间片段计时，
(2)如果所述计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位已经相同，省略设置所述计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位相同，
(3)如果所述计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式已经一致，省略设置所述计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式一致，
(4)如果所述计时单元的当前计时时间和待输出时间片段的开始输出时间已经数值相等，省略设置所述计时单元的初始计时时间和待输出时间片段的开始输出时间数值相同。
在优选的实施方式中，所述时间片段的输出计时方式的种类包括递增计时方式和递减计时方式。
在优选的实施方式中，所述I/O时刻表输出方式包括：
顺时针输出方式：按时间片段在I/O时刻表中的排列次序输出时间片段；
逆时针输出方式：按时间片段在I/O时刻表中的逆向排列次序输出时间片段；
和制作I/O时刻表时约定的次序输出时间片段。
在优选的实施方式中，设置计时单元的初始计时时间还包括以下种类设置方式：
(1)在每个I/O时刻表输出周期的每个时间片段的开始时刻，各赋初值1次；
(2)在每个I/O时刻表输出周期中的1个或多个固定的时间片段的开始时刻，各赋初值1次；
(3)在循环输出I/O时刻表的开始时刻赋初值1次；
在优选的实施方式中，还包括嵌套输出方式：以嵌套循环方式输出所述I/O时刻表，内循环输出所述I/O时刻表的时间片段，外循环输出I/O时刻表。
实施例7
本实施提供一个使用SPWM模式控制三相两电平半桥逆变电路的具体的应用实例，如图9所示的电路，是三相两电平半桥逆变电路，3个半桥分别用虚线框标出，S1、S2、S3、S4、S5和S6是逆变管，D1、D2、D3、D4、D5和D6是续流管，uAO是A端相对O端的电压，uBO是B端相对O端的电压，uCO是C端相对O端的电压。E是的直流电源电压，O是E的中点电压。在图9所示的电路中有6个逆变管，使用6个I/O引脚实现对6个逆变管的控制。图10所示是I/O引脚对逆变电路的逆变管的控制关系，当I/O引脚输出高电平时对应的被控逆变管导通，当I/O引脚输出低电平时对应的被控逆变管截止。
1、确定I/O时刻表的一个周期的时间长度，然后把所述一个周期划分为若干个所述时间片段并确定每个所述时间片段内的输出电平和所述I/O时间参数，并确定所述时间片段的计时单位；
在图11中，有3个周期相同的正弦信号波，取一个完整的正弦波周期作为一个周期的时间长度。在本实施例中，采用了正弦信号波和三角载波比较的方法来划分时间片段。
在正弦波大于三角波的部分，输出电压为E/2；在正弦波小于三角波的部分，输出电压为-E/2。
表13是根据图11列出的I/O时刻表的一个周期的I/O时间参数和输出电压组合的电平状态的关系对照表，计时单位是1微秒。
表13
2、确定逆变电路的输出电压的电平状态和对其控制的I/O引脚的电平状态的关系；
半桥一电路分析：
①S1导通、S2关断，则uAO输出电压为E/2。
②S2导通、S1关断，则uAO输出电压为-E/2。
半桥二和半桥三原理同半桥一，因此可得出下表：
表14
注明：“开”表示逆变管导通；“关”表示逆变管截止。在其他表格中含义相同。
3、建立每个所述时间片段的所述I/O时间参数和所述I/O电平参数的关联，存储所述I/O时刻表，根据表13得到I/O时间参数和输出电压组合的电平状态的关系，根据表14得到输出电压组合的电平状态和I/O电平参数的关系，因此可以得到I/O时间参数和I/O电平参数的关系，详见表15，本时刻表中采用的是长度计时方式：
表15
根据表15的I/O时刻表，提供一个该I/O时刻表的具体的输出应用实例，I/O时刻表的输出方式采用顺时针输出方式，时间片段的输出方式采用递减计时方式。
Q1：指定时间片段1为待输出时间片段；可灵活选择任意时间片段为第一个输出的时间片段；
Q2：在第一次输出待输出时间片段时，设置计时单元的计时单位为1微秒，设置计时单元的计时方式为递减计时方式，设置计时单元的计时时间为281(时间片段1的I/O时间参数)；在本实施例中所有的时间片段采用相同的计时单位和相同的输出计时方式，因此从第2次待输出时间片段开始可以省略设置计时单元的计时单位和计时方式，只需要设置计时单元的初始计时时间和待输出时间片段的开始输出时间数值相同；
Q3：所述计时单元以所述计时方式和所述计时单位进行计时，并输出待输出时间片段的I/O电平参数；把I/O电平参数从P1.5-P1.0输出；
Q4：保持用于输出I/O电平参数的I/O引脚的电平状态不变，直到所述时间片段被计时完毕；在本实施例中采用递减的计时方式，等待计时单元的计时时间为0，281-0＝281，即为时间片段1的时间长度，其余时间片原理相同；
Q5：重复执行一次步骤Q2-Q4，输出时间片段2，重复执行一次步骤Q2-Q4，输出时间片段3，……依次类推；在本实施例中，输出时间片段的顺序是：1→2→……→36→1→2→……→36→1→……。
采用SPWM调制方式的小结：
在制作I/O时刻表时，通过改变参考波形的幅值，表15所示I/O时刻表的时间参数也相应改变，则图9所示的逆变电路输出相应电平的输出时间也将改变，从而影响到输出电压的各个电平状态的脉宽比例，因此可以通过I/O时刻表改变输出电压的有效值。
在制作I/O时刻表时，通过改变参考波形的周期，表15所示I/O时刻表的周期也相应改变，则图9所示的逆变电路输出电压的周期也相应改变，因此可以通过I/O时刻表改变输出电压的周期。
实施例8
本实施例中，提供一个使用矢量合成法的SVPWM模式控制三相两电平半桥逆变电路的具体的应用实例，该三相两电平半桥逆变电路仍采用图9中的电路和图10的控制关系，直接以上述为基础制作I/O时刻表。
1、确定I/O时刻表的一个周期的时间长度，然后把所述一个周期划分为若干个所述时间片段并确定每个所述时间片段内的输出电平和所述I/O时间参数，并确定所述时间片段的计时单位；
图12所示，是一个使用矢量合成法的SVPWM模式矢量图，这种方式是将圆周等分为若干小段，用相邻的电压矢量交替切换，使其合成矢量等效这段弧的弦，来近似这一小段弧，这样不断切换下去，形成一个逼近圆形的正多边形，图12中用虚线画的圆代表圆形旋转磁场，
取一个完整的圆形旋转磁场周期作为一个周期的时间长度。在本实施例中，将圆周等分为6个小段，每个小段采用7段法输出，把输出电压矢量相同的且相邻的时间片段合并，得到36个时间片段。
图13是图12所示矢量图的输出电压波形图。表16是根据图13列出的一个周期的时间参数和输出电压组合的电平状态的关系对照表，下表为表16：
在实际使用中，将磁链轨迹圆等分为若干个小段(6的倍数)，优选的分段数为12-30。
2、确定逆变电路的输出电压的电平状态和对其控制的I/O引脚的电平状态的关系；如图12所示，从圆心出发，带有箭头的6根线段，代表6个电压矢量，另外还有2个0向量。表17是8种电压矢量所对应的逆变管状态和I/O引脚电平状态的关系对照表。
表17
3、建立每个所述时间片段的所述I/O时间参数和所述I/O电平参数的关联，存储所述I/O时刻表，根据表16得到I/O时间参数和输出电压组合的电平状态的关系，根据表17得到输出电压组合的电平状态和I/O电平参数的关系，因此可以得到I/O时间参数和I/O电平参数的关系，建立I/O时刻表见下表18：
采用SVPWM调制方式的小结：
在制作I/O时刻表时，通过改变参考磁链的幅值，表18所示I/O时刻表的时间参数也相应改变，则图9所示的逆变电路输出相应电压矢量的输出时间也将改变，从而影响到各个电压矢量的输出时间的比例，因此可以通过I/O时刻表改变输出输出电压的有效值。
在制作I/O时刻表时，通过改变参考磁链的周期，表18所示I/O时刻表的周期也相应改变，则图9所示的逆变电路输出电压的周期也相应改变，因此可以通过I/O时刻表改变输出输出电压的周期。
实施例9
在本实施例中，提供一个使用SPWM模式控制图14中所示的三相二极管钳位三电平半桥逆变电路的具体的应用实例。
在图14中，3个二极管钳位三电平逆变单元分别用虚线框标出。在逆变单元一中，S1、S2、S3、S4是逆变管，D1、D2是钳位二极管，D3、D4、D5、D6是续流二极管。在逆变单元二和逆变单元三中，各元件的作用同逆变单元一。A端、B端、C端分别是3个逆变电路的输出端，输出电压UAO、UBO、UCO。E是加在3个半桥逆变电路上的直流电源电压。C1、C2是直流分压电容。
在图14所示的电路中，逆变管S1和S3、S2和S4、S5和S7、S6和S8、S9和S11、S10和S12工作在互补状态，组成6对互补逆变管。采用6个I/O引脚来实现对12个逆变管的控制，即每一个I/O引脚控制一对互补的逆变管。图15所示是I/O引脚对逆变电路的逆变管的控制关系，其中P1.5输出高电平，则S1导通，S3截止；P1.5输出低电平，则S1截止，S3导通，其余I/O引脚的控制方法相同。
1、确定I/O时刻表的一个周期的时间长度，然后把所述一个周期划分为若干个所述时间片段并确定每个所述时间片段内的输出电平和所述I/O时间参数，并确定所述时间片段的计时单位；
在如图16所示的三相二极管钳位三电平逆变电路SPWM模式输出波形中，
有3个周期相同的正弦信号波，取一个完整的正弦波周期作为一个周期的时间长度。
在本实施例中，采用了正弦信号波和同相层叠的三角载波比较的方法来划分时间片段。在正弦信号波的正半周，正弦波大于三角波的部分，输出电压为E；正弦波小于三角波的部分，输出电压为0。在正弦信号波的负半周，正弦波小于三角波的部分，输出电压为-E；正弦波大于三角波的部分，输出电压为0。
根据图16的SPWM模式输出波形可列出I/O时刻表的一个周期的I/O时间参数和输出电压组合的电平状态的关系对照表，具体如下表19所示，计时单位是1微秒。
表19
2、确定逆变电路的输出电压的电平状态和对其控制的I/O引脚的电平状态的关系；半桥一电路分析：当逆变管S1、S2同时导通时，输出端A对O点的电平为E/2；当逆变管S2、S3同时导通时，输出端A和O相连，A点对O点的电平为0；当逆变管S3、S4同时导通时，输出端A对O点的电平为-E/2。所以图16所示的逆变电路的输出电平数有3种。
半桥二和半桥三的工作原理同半桥一。表20是逆变电路的输出电压的电平状态、逆变管状态、I/O电平参数的关系对照表。
表20
3、建立每个所述时间片段的所述I/O时间参数和所述I/O电平参数的关联，存储所述I/O时刻表，根据表19得到I/O时间参数和输出电压组合的电平状态的关系，根据表20得到输出电压组合的电平状态和I/O电平参数的关系，因此可以得到I/O时间参数和I/O电平参数的关系，如下表21所示：
表21
实施例10
在本实施例中，提供一个使用矢量合成法的SVPWM模式控制图14中所示的三相二极管钳位三电平半桥逆变电路的具体的应用实例。
本实施例中仍采用图14中的电路和图15的控制关系，因此直接以上述论述为基础制作I/O时刻表。
1、确定I/O时刻表的一个周期的时间长度，然后把所述一个周期划分为若干个所述时间片段并确定每个所述时间片段内的输出电平和所述I/O时间参数，并确定所述时间片段的计时单位；
图17所示，是一个使用矢量合成法的SVPWM模式三电平三相矢量图，这种方式是将圆周等分为若干小段，用包围参考相量的三个电压矢量交替切换，使其合成矢量等效这段弧的弦，来近似这一小段弧，这样不断切换下去，形成一个逼近圆形的正多边形，图中用虚线画的圆代表圆形旋转磁场，取一个完整的圆形旋转磁场周期作为一个周期的时间长度。
在本实施例中，将圆周等分为12个小段，每个小段采用7段法输出，图18是图17所示矢量图的输出电压波形图。
根据图18列出I/O时刻表的一个周期的I/O时间参数和输出电压组合的电平状态的关系对照表，详见下表22，计时单位是1微秒：
表22
2、确定逆变电路的输出电压和对其控制的I/O引脚的电平状态的关系；如图17中所示，从圆心出发，并带有箭头的24根线段，代表24个电压矢量，另外还有3个0向量。表23是根据以上27种电压矢量所对应的逆变管状态和I/O电平参数的关系对照表。
表23
3、建立每个所述时间片段的所述I/O时间参数和所述I/O电平参数的关联，存储所述I/O时刻表，根据表22得到I/O时间参数和输出电压组合的电平状态的关系，根据表23得到输出电压组合的电平状态和I/O电平参数的关系，因此可以得到I/O时间参数和I/O电平参数的关系，见表24
表24
实施例11
本实施例针对级联逆变电路中的三相2H桥级联逆变电路提供一个使用SPWM模式控制的具体实施方式，其他级联逆变电路都可参照本实施例实现，具体电路如图19所示，在图中，3个2H桥级联逆变电路分别用虚线框标出。在2H桥级联1中，S1～S8是逆变管，D1～D8是续流二极管。在2H桥级联2、2H桥级联3中，各元件的作用同2H桥级联1。S1～S24是逆变管。A端、B端、C端分别是3个2H桥级联的输出端。E是加在3个2H桥级联逆变电路上的直流电源电压，两个直流电源相互独立。该电路中有24个逆变管，使用24个I/O引脚实现对24个逆变管的控制，在图20所示是I/O引脚对逆变电路的逆变管的控制关系，当I/O引脚输出高电平时对应的被控逆变管导通，当I/O引脚输出低电平时对应的被控逆变管截止。
1、确定I/O时刻表的一个周期的时间长度，然后把所述一个周期划分为若干个所述时间片段并确定每个所述时间片段内的输出电平和所述I/O时间参数，并确定所述时间片段的计时单位；
在图21所示三角载波移相SPWM模式控制三相2H桥级联电路波形中，有3 个周期相同的正弦信号波，取一个完整的正弦波周期作为一个周期的时间长度。
在本实施例中，采用了2组相位不同但频率和幅值相同的反相层叠三角载波分别同3个正弦波比较来划分时间片段，正弦波和三角载波比较的方法和实施例3中论述一致。
根据图21列出I/O时刻表的一个周期的I/O时间参数和输出电压组合的电平状态的关系对照表，见下表25，计时单位是1微秒：
表25
在表25中，负0是反向旁路输出0电平的缩写，正0是正向旁路输出0电平的缩写。
2、确定逆变电路的输出电压的电平状态和对其控制的I/O引脚的电平状态的关系；建立逆变电路的输出电压的电平状态、逆变管状态、I/O电平参数的关系对照表，详见下表26：
3、建立每个所述时间片段的所述I/O时间参数和所述I/O电平参数的关联，存储所述I/O时刻表，根据表25得到I/O时间参数和输出电压组合的电平状态的关系，根据表26得到输出电压的电平状态和I/O电平参数的关系，因此可以得到I/O时间参数和I/O电平参数的关系，见表27。
表27I/O时刻表
本发明的有益效果是，应用方式多样，可以完成复杂的控制，特别是应用于多电平变频器中，在没有专用驱动芯片的情况下，使用本专利可以替代大量的模拟电路；把原本多用于高压变频器的多电平驱动技术，可以移植到低压变频器。
实施例12
一种逆变设备，所述逆变设备采用以上I/O时刻表和I/O时刻表输出方法，该逆变设备可包括：逆变电源、变频器、逆变器等需要逆变控制的设备，其中以逆变器、变频器应用较多，提供一个逆变器的实施方式，凡是采用的逆变设备都落入本发明的保护范围。
在优选的实施方式中，还包括I/O时刻表制作方法。
在优选的实施方式中，还包括在线计算功能：一边将所述I/O时刻表输出为控制波形，一边重新建立新的I/O时刻表，提高效率，能够实现连续输出。
还包括以下操作方式：
S1、输出指定的I/O时刻表，在开始或者输出的过程中都可以通过命令进行指定，然后输出；
S2、在输出过程中切换输出I/O时刻表，当具体应用时，可能是多个I/O时刻表同时应用，输出不同的控制波形时，会需要切换不同的I/O时刻表，因此需要根据指令进行切换；
S3、输出I/O时刻表计时、输出I/O时刻表计次、输出时间片段计次；
S4、定量输出I/O时刻表，根据此功能，使用者可以指定定时定量完成的任务，使得控制功能更加多样化。
优选的还包括通讯功能：包含和外部设备进行通讯的协议，可接收外部设备的命令和数据，便于和其他控制器或下位机械进行控制命令的传输，可采用现有的各种连接总线和协议，根据具体需要进行选择，不进行具体限定。
I/O时刻表和及其输出方法应用小结
本发明的I/O时刻表及其输出方法，使用I/O电平参数控制I/O引脚的电平状态，再通过I/O引脚的电平状态控制逆变管的导通和截止，使用I/O时间参数控制I/O引脚在相应的电平状态连续持续的时间长度，从而控制逆变管在相应的状态连续持续的时间长度，因此本发明的方法适用于控制采用逆变管的导通和截止进行逆变的逆变电路。
在制作I/O时刻表时，使用不同的控制方式，就可以利用本发明的方法控制逆变电路输出不同控制方式的等效输出电压；
在制作I/O时刻表时，使用不同频率的输出电压或者使用不同周期的磁链作参考，就可以利用本发明的方法控制逆变电路输出不同频率的等效输出电压；
在制作I/O时刻表时，利用不同有效值的输出电压或者使用不同幅值的磁链作参考，就可以利用本发明的方法控制逆变电路输出不同有效值的等效输出电压；
本发明还具有以下应用前景：
1.应用优选的I/O时刻表：
某空压机全天运行，一天中的负载情况各不相同，空压机频繁启停，想进行改造。
逆变设备设计方案：按空压机输出功率的大小设定若干个等级，最高等级的输出功率高于空压机的最大负载，最低等级的输出功率低于空压机的最小负载，为每个等级优选I/O时刻表；
在实际工作条件下，使用所述空压机测试若干个I/O时刻表，采集每一个输出能满足设定要求的I/O时刻表的能耗指标，挑选一个能耗指标最低的I/O时刻表作为优选的I/O时刻表；输出要求是指空压机的输出功率在某个等级范围；使用同样的方法为其他输出功率等级优选I/O时刻表。
输出时，若正在输出的I/O时刻表所对应的输出功率低于当前负载且超过设定的时间，则切换输出功率高一级的I/O时刻表；若正在输出的I/O时刻表所对应的输出功率高于当前负载且超过设定的时间，则切换输出功率低一级的I/O时刻表。
2.变频和转矩控制应用：
某机器要求电动机输出5种转速及每种转速下输出5种转矩；
逆变设备设计方案：存储对应5种转速的I/O时刻表，且每个转速存储对应5种转矩的I/O时刻表，输出时按转速和转矩要求指定I/O时刻表。
3.用作输出平台：
某设备对电动机的要求是转速变化范围大、负载变化范围大。
逆变设备设计方案一：存储海量的I/O时刻表，分别对应不同的转速和负载。
逆变设备设计方案二：采用I/O时刻表计算方法，采用高性能的运算芯片，进行实时运算。
逆变设备设计方案三：把逆变设备作为输出平台，借助外部运算设备制作I/O时刻表，逆变设备接收外部输入的I/O时刻表，然后使用输出方法进行输出。
4.定量输出控制：
某悬挂车，把一个零件从A位置转移到B位置，要求途中少晃动。
逆变设备设计方案：采用定量控制，对速度和运行时间都进行控制，在启动初期缓慢加速，达到某一速度后维持不变，达到某一时间后缓慢减速。根据上述分析，按输出速度的先后顺序制作若干个对应的I/O时刻表，并指定每一个I/O时刻表的输出时间或者输出数量，输出时按次序和对应指定的时间输出I/O时刻表。
5.和检测元件配合，实时掌握设备的运行情况：
在输出I/O时刻表时，可以以理论值或经验值推测电机的转速，如果电机的转速超出合理范围，则有异常存在，如果已经输出I/O时刻表有一段时间，则可以推测电机的转数。以行进中的电动车辆为例，如果实际速度达不到输出I/O时刻表所应该有的合理的速度，则可判断该车辆有异常存在。
6.同时控制多个目标：
某设备需要3台电动机配合运行，同一时刻运转其中的一台或多台电动机。逆变设备设计方案：采用I/O时刻表叠加方法，分别为每一台电动机准备I/O时刻表；输出时，先把准备运行的电动机的I/O时刻表进行叠加处理，然后输出叠加后的I/O时刻表。
7.有利于多电平控制技术的推广：
如实施例所示，使用I/O时刻表及其输出方法控制多电平逆变电路和使用I/O时刻表控制2电平逆变电路方法一样，控制方便。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
Claims (23)
1.一种I/O时刻表，其特征在于，包括两个或两个以上有序记录的时间片段，所述时间片段包含一个I/O电平参数和一个或者一组I/O时间参数；
所述I/O电平参数用于记录控制逆变电路的各个I/O引脚的电平状态；
所述I/O时间参数用于记录控制逆变电路的各个I/O引脚在所述I/O电平参数相应的电平状态连续持续的时间长度或可计算所述时间长度的时间数据。
2.如权利要求1所述的I/O时刻表，其特征在于，所述I/O时间参数可使用长度计时方式，即采用时间长度来记录。
3.如权利要求1所述的I/O时刻表，其特征在于，所述I/O时间参数可使用端点计时方式，即记录时间片段的开始时刻时间和/或终止时刻时间。
4.如权利要求3所述的I/O时刻表，其特征在于，所述端点计时方式包括以下类型：
端点法递增计时方式：时间片段的开始时刻的时间数据小于该时间片段的终止时刻的时间数据；
端点法递减计时方式：时间片段的开始时刻的时间数据大于该时间片段的终止时刻的时间数据；
端点法精简计时方式：只记录时间片段的一个端点的时间数据，而该时间片段的另外一个端点的时间数据是系统设定的时间数据或者是系统设定的时间片段共用的时间数据。
5.如权利要求1-4任一项所述的I/O时刻表，其特征在于，所述I/O时刻表的存储方式的种类包括存储采用同一种计时方式的时间片段和存储采用多种计时方式的时间片段。
6.如权利要求5所述的I/O时刻表，其特征在于，2个或者2个以上I/O时刻表可合成一个I/O时刻表，一个合成的I/O时刻表中可包括独立调制和/或非独立调制的输出电压组合的控制波形。
7.一种I/O时刻表制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：确定I/O时刻表的一个周期的时间长度，然后把所述一个周期划分为若干个所述时间片段并确定每个所述时间片段内的输出电平和所述I/O时间参数，并确定所述时间片段的计时单位；
S2：确定逆变电路的输出电压的电平状态和对其控制的I/O引脚的电平状态的关系；
S3：建立每个所述时间片段的所述I/O时间参数和所述I/O电平参数的关联，存储所述I/O时刻表。
8.一种I/O时刻表制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：确定若干个所述时间片段的输出电平和所述I/O时间参数，然后把所述若干个时间片段按次序组合，并确定所述时间片段的计时单位；
S2：确定逆变电路的输出电压的电平状态和对其控制的I/O引脚的电平状态的关系；
S3：建立每个所述时间片段的所述I/O时间参数和所述I/O电平参数的关联，存储所述I/O时刻表。
9.如权利要求7或8所述的I/O时刻表制作方法，其特征在于，所述输出电平的种类包括：连续的输出电平和连续的输出电平组合；每一个所述时间片段只能对应一种连续的输出电平或者一种连续的输出电平组合。
10.如权利要求9所述的I/O时刻表制作方法，其特征在于，存储I/O时刻表可按照I/O时刻表存储方式和时间片段计时方式存储，所述I/O时刻表存储方式的种类包括所述存储采用同一种计时方式的时间片段和所述存储采用多种计时方式的时间片段，所述时间片段计时方式的种类包括：所述长度计时方式、所述端点法递增计时方式、所述端点法递减计时方式和所述端点法精简计时方式。
11.如权利要求10所述的I/O时刻表制作方法，其特征在于，所述时间片段在采用端点法精简计时方式存储时，省略存储系统设定的时间数据和/或省略存储系统设定的时间片段共用的时间数据。
12.一种I/O时刻表输出方法，其特征在于，包括以下步骤：
Q1：指定一个I/O时刻表的时间片段为待输出时间片段；
Q2：设置计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位相同，设置计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式一致，设置计时单元的初始计时时间和待输出时间片段的开始输出时间数值相同；
Q3：所述计时单元以所述计时方式和所述计时单位进行计时，并输出待输出时间片段的I/O电平参数；
Q4：保持用于输出I/O电平参数的I/O引脚的电平状态不变，直到正在输出的时间片段被计时完毕；
Q5：重复执行一次步骤Q2-Q4，用于输出依据步骤Q1所述待输出时间片段在I/O时刻表的次序和I/O时刻表输出方式得到的下一次待输出时间片段，然后再重复执行一次步骤Q2-Q4，用于输出依据第2次得到的待输出时间片段在I/O时刻表的次序和I/O时刻表输出方式得到的下一次待输出时间片段，依次类推输出时间片段。
13.如权利要求12所述的I/O时刻表输出方法，其特征在于，步骤Q2还包括以下类型的操作：
(1)如果计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位已经相同，省略设置所述计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位相同，
(2)如果计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式已经一致，省略设置所述计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式一致，
(3)如果计时单元的当前计时时间和待输出时间片段的开始输出时间已经数值相等，省略设置所述计时单元的初始计时时间和待输出时间片段的开始输出时间数值相同。
14.一种I/O时刻表输出方法，其特征在于，包括以下步骤：
Q1：指定一个I/O时刻表的时间片段为待输出时间片段；
Q2：指定一个计时单元为待输出时间片段计时，设置所述计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位相同，设置所述计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式一致，设置所述计时单元的初始计时时间和待输出时间片段的开始输出时间数值相同；
Q3：所述计时单元以所述计时方式和所述计时单位进行计时，并输出待输出时间片段的I/O电平参数；
Q4：保持用于输出I/O电平参数的I/O引脚的电平状态不变，直到正在输出的时间片段被计时完毕；
Q5：重复执行一次步骤Q2-Q4，用于输出依据步骤Q1所述待输出时间片段在I/O时刻表的次序和I/O时刻表输出方式得到的下一次待输出时间片段，然后再重复执行一次步骤Q2-Q4，用于输出依据第2次得到的待输出时间片段在I/O时刻表的次序和I/O时刻表输出方式得到的下一次待输出时间片段，依次类推输出时间片段。
15.如权利要求14所述的I/O时刻表输出方法，其特征在于，步骤Q2还包括以下类型的操作：
(1)如果待输出时间片段和其上一个输出的时间片段使用同一个计时单元，省略指定一个计时单元为待输出时间片段计时，
(2)如果所述计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位已经相同，省略设置所述计时单元的计时单位和待输出时间片段的计时单位相同，
(3)如果所述计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式已经一致，省略设置所述计时单元的计时方式和待输出时间片段的输出计时方式一致，
(4)如果所述计时单元的当前计时时间和待输出时间片段的开始输出时间已经数值相等，省略设置所述计时单元的初始计时时间和待输出时间片段的开始输出时间数值相同。
16.如权利要求13或15所述的I/O时刻表输出方法，其特征在于，所述时间片段的输出计时方式的种类包括递增计时方式和递减计时方式。
17.如权利要求16所述的I/O时刻表输出方法，其特征在于，所述I/O时刻表输出方式的种类包括：
顺时针输出方式：按时间片段在I/O时刻表中的排列次序输出时间片段；
逆时针输出方式：按时间片段在I/O时刻表中的逆向排列次序输出时间片段；
和制作I/O时刻表时约定的次序输出时间片段。
18.如权利要求17所述的I/O时刻表输出方法，其特征在于，设置计时单元的初始计时时间还包括以下种类设置方式：
(1)在每个I/O时刻表输出周期的每个时间片段的开始时刻，各赋初值1次；
(2)在每个I/O时刻表输出周期中的1个或多个固定的时间片段的开始时刻，各赋初值1次；
(3)在循环输出I/O时刻表的开始时刻赋初值1次。
19.如权利要求18所述的I/O时刻表输出方法，其特征在于，还包括嵌套输出方式：以嵌套循环方式输出所述I/O时刻表，内循环输出所述I/O时刻表的时间片段，外循环输出I/O时刻表。
20.一种设备，其特征在于，所述设备采用以上I/O时刻表和I/O时刻表输出方法。
21.如权利要求20所述的设备，其特征在于，还包括I/O时刻表制作方法。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，还包括在线计算功能：一边将所述I/O时刻表输出为控制波形，一边重新建立新的I/O时刻表。
23.如权利要求20-22任一项所述的设备，其特征在于，还包括以下种类的操作方式：
S1、输出指定的I/O时刻表；
S2、在输出过程中切换输出I/O时刻表；
S3、输出I/O时刻表计时、输出I/O时刻表计次、输出时间片段计次；
S4、定量输出I/O时刻表。
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