電壓型逆變器死區補償方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種電壓型逆變器死區補償方法，涉及電力電子電路控制技術領域，包括以下步驟：S1：檢測所述電壓型逆變器的三個橋臂上側的開關管的實際導通時間tA、tB、tC；S2：用理想的導通時間tA*、tB*、tC*減去所述實際導通時間tA、tB、tC得到死區時間tdA、tdB、tdC；S3：根據所述tdA、tdB、tdC進行死區補償。還公開了一種電壓型逆變器死區補償裝置。本發明專利技術能夠得到精確度較高的死區時間，從而進行精確度較高的死區補償。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電力電子電路控制
，特別涉及一種電壓型逆變器的開關管檢測電路及死區補償方法及裝置。
技術介紹
三相電壓型逆變器(VSI)由三個對稱橋臂組成，每個橋臂包含上下兩個功率開關器件，構成三相對稱橋式電路，如圖I所示。三相橋式電路一般采用脈沖調制方法進行控制，即按照特定的規律輪流控制上下開關器件的開通和關斷，以實現對輸出電壓、電流的控制。無論采用何種調制方式，同一橋臂上下兩個開關器件的開關信號都必須是互補的。由于元器件的離散性，很有可能出現同一橋臂一側開關器件尚未完全關斷，而另一側開關器件又已開通，形成所謂“直通”現象。一旦形成直通，母線直流電壓將經由兩個直通的開關器件形成回路，導致開關器件過流損壞。為防止同一橋臂開關器件同時導通，必須在其驅動 信號中插入一段“死區時間”。在該段時間內，上下開關器件均處于可靠關斷狀態。死區產生機理死區效應與逆變器功率器件的續流回路有關。以A相橋臂為例，如圖2所示，假設電流ia流出橋臂為正電流，流入橋臂為負電流，如圖3所示。當ia > O時，死區存在于兩個開關時刻①Tl導通，T4關斷；@T1關斷，Τ4導通。通過分析這兩個死區時間內的電流續流回路，可得實際電壓如圖3中的d所示。同理，當ia < O時，實際電壓如圖3中的e所示。圖3中，td為死區時間，ton為功率管導通時間，toff為功率管關斷時間，Udc為直流母線電壓。由以上分析可知，實際輸出電壓與理想的輸出電壓相差一個脈沖誤差電壓。采用等時間電壓面積法，可得誤差電壓平均值為一 ATT JWJdd0)AUan l-fJdUdc(ia<0)其中，Td = td+ton-toff, fc = 1/Tpwm，其中，fc為載波頻率(開關頻率)。一個開關周期內，實際輸出電壓平均值Uan、理想的輸出電壓平均值Uanci與誤差電壓平均值Auan的關系為Uan = Uano- Δ Uan死區在有效避免直通的同時，也會帶來一系列不良影響使逆變器輸出電壓基波幅值降低，低次諧波增加，電流波形發生畸變。如果所帶負載為電機，則會增加電機諧波損耗；死區引起的轉矩脈沖，嚴重影響電機的低頻調速性能。由死區引起的輸出特性變化，成為“死區效應”。現有資料表明，逆變器的開關頻率越高，死區效應越顯著；逆變器輸出調制比越低，死區效應越顯著。因此，需要進行死區補償。 死區補償可以根據電機三相電流的方向，分別對三個橋臂的死區進行補償。此類方法的關鍵在于電流方向的檢測。直接檢測電流過零點，受噪聲、高頻干擾以及過零“臺階”等影響，很難準確確定電流的過零點。電流重構方法間接確定電流過零點，該方法受電流矢量角的估算精度影響較大，低頻和零頻時電流矢量角的估算精度很難得到保證，從而影響死區的正確補償，而且開關器件的導通時間和關斷時間受結溫和導通電流的影響而會有所變化。因此，上述死區補償方法的精確度較低。
技術實現思路
(一)要解決的技術問題本專利技術要解決的技術問題是如何對逆變器進行精確度較高的死區補償。(二)技術方案為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種電壓型逆變器死區補償方法，包括以下 步驟SI :檢測所述電壓型逆變器的三個橋臂上側的開關管的實際導通時間tA、tB、tc ；S2 :用理想的導通時間tA*、tB*、tc*減去所述實際導通時間tA、tB、tc得到死區時間tdA、tdB、tdc ；S3 :根據所述tdB、tdc進行死區補償。其中,所述步驟SI具體包括檢測每個橋臂上下兩個開關管之間的電壓；當所述電壓為高電平時，以基準時鐘為標準開始計數，所述基準時鐘的頻率為f ;當所述電壓變為低電平時，停止計數，此時計數值分別為ηΑ、ηΒ、η。,則tA = nA/f、tB=nB/f> tc = nc/f。其中，還包括步驟根據所述tA、tB、tc和直流母線電壓Udc計算逆變器實際輸出的電壓Ua = Udc X (2tA-tB-tc) /3Tpwm ；Ub — Udc X (2tB_tA_tc) /3Tpwm ；Uc — Udc X (2tc_tB_tA) /3TPWMo本專利技術還提供了一種電壓型逆變器死區補償裝置，包括逆變器開關管實際導通時間檢測電路，用于檢測所述電壓型逆變器的三個橋臂上側的開關管的實際導通時間；主控制器，連接所述逆變器開關管實際導通時間檢測電路，用于根據所述開關管的實際導通時間和理想的導通時間計算死區時間，并進行死區補償。其中，所述逆變器開關管實際導通時間檢測電路，包括計數模塊、電壓三個光電隔離器和三個反相器，每個光電隔離器的第一端連接在逆變器的一個橋臂的兩個開關管之間，三個光電隔離器連接不同的橋臂，第二端連接電源負極，第三端接地，第四端連接供電電源并通過所述反相器連接所述計數模塊，用于根據橋臂上側開關管的開/關而導通/關閉，并將所述兩個開關管之間電壓傳輸到計數模塊，所述計數模塊包括三個計數器，用于接收三個光電隔離器傳輸過來的電壓，并根據基礎時鐘進行計數，得到所述開關管的實際導通時間。其中，所述光電隔離器為6N137。其中，所述三個計數器采用CPLD或FPGA構建。其中，所述主控制器包括實時死區計算模塊，連接所述逆變器開關管實際導通時間檢測電路，用于根據所述開關管的實際導通時間和理想的導通時間計算死區時間；補償模塊，連接所述實時死區計算模塊，并連接所述電壓型逆變器的開關管的控制端，用于根據所述死區時間進行死區補償。其中，所述主控制器還包括逆變器實際輸出電壓計算模塊，連接所述逆變器開關管實際導通時間檢測電路，用于計算逆變器實際輸出的電壓。其中，所述主控制器為數字信號處理DSP器件。 (三)有益效果本專利技術通過檢測開關管實際導通時間，能夠得到精確度較高的死區時間，從而進行精確度較高的死區補償，克服了直接檢測電流的死區補償方法的弊端，能夠真實反映開關器件實際死區時間受環境因素的影響，同時可以得到逆變器的實際輸出電壓。附圖說明圖I是電壓型逆變器三相交流電動機作為負載時的拓撲結構圖；圖2是圖I中電壓型逆變器A橋臂電流方向示意圖；圖3是電壓型逆變器死區效應分析示意圖；圖4是本專利技術實施例的一種電壓型逆變器死區補償方法流程圖；圖5是實現圖4中方法的一種電壓型逆變器死區補償裝置結構示意圖；圖6是圖5中逆變器的開關管實際開通時間檢測電路圖；圖7是本專利技術實施例逆變器實際死區檢測結果；圖8a是本專利技術實施例未做死區補償電機電流波形；圖8b是本專利技術實施例常規死區補償電機電流波形；圖8c是本專利技術實施例采用本專利技術死區補償電機電流波形；圖9a是本專利技術實施例未做死區補償電機電壓波形；圖9b是本專利技術實施例常規死區補償電機電壓波形；圖9c是本專利技術實施例采用本專利技術死區補償電機電壓波形；圖IOa是本專利技術實施例未做死區補償電機電流諧波分析；圖IOb是本專利技術實施例常規死區補償電機電流諧波分析；圖IOc是本專利技術實施例采用本專利技術死區補償電機電流諧波分析；圖Ila是本專利技術實施例未做死區補償電機電壓諧波分析；圖Ilb是本專利技術實施例常規死區補償電機電壓諧波分析；圖Ilc是本專利技術實施例采用本專利技術死區補償電機電壓諧波分析。具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。如圖4所示，為本專利技術的電壓型逆變器死區補償方法流本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電壓型逆變器死區補償方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：檢測所述電壓型逆變器的三個橋臂上側的開關管的實際導通時間tA、tB、tC；S2：用理想的導通時間tA*、tB*、tC*減去所述實際導通時間tA、tB、tC得到死區時間tdA、tdB、tdC；S3：根據所述tdA、tdB、tdC進行死區補償。

【技術特征摘要】
1.一種電壓型逆變器死區補償方法，其特征在于，包括以下步驟 Si:檢測所述電壓型逆變器的三個橋臂上側的開關管的實際導通時間tA、tB、tc ； 52:用理想的導通時間tAH<、tB*> tc*減去所述實際導通時間tA、tB、tc得到死區時間tdA、t 、tdc ； 53:根據所述tdA、tdB、tdc進行死區補償。2.如權利要求I所述的電壓型逆變器死區補償方法，其特征在于，所述步驟SI具體包括 檢測每個橋臂上下兩個開關管之間的電壓； 當所述電壓為高電平時，以基準時鐘為標準開始計數，所述基準時鐘的頻率為f ; 當所述電壓變為低電平時，停止計數，此時計數值分別為ηΑ、ηΒ、η。,則tA = nA/f、tB =nB/f> tc = nc/f。3.如權利要求I或2所述的電壓型逆變器死區補償方法，其特征在于，還包括步驟根據所述tA、tB、tc和直流母線電壓Udc計算逆變器實際輸出的電壓 Ua — Udc X (2tA-tB~tc) /3Tpwm ； Ub = UdcX (2tB-tA-tc) /3Tpwm ；Uc = UdcX (2tc-tB-tA)/3TP麗。4.一種電壓型逆變器死區補償裝置，其特征在于，包括 逆變器開關管實際導通時間檢測電路，用于檢測所述電壓型逆變器的三個橋臂上側的開關管的實際導通時間； 主控制器，連接所述逆變器開關管實際導通時間檢測電路，用于根據所述開關管的實際導通時間和理想的導通時間計算死區時間，并進行死區補償。5.如權利要求4所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉軍鋒，姜向龍，劉杰，夏永強，陳志勇，
申請(專利權)人：合康變頻科技武漢有限公司，
類型：發明
國別省市：