雙逆變器開關死區導致零序電壓的抑制方法
2023-05-20 22:32:51 1
雙逆變器開關死區導致零序電壓的抑制方法
【專利摘要】雙逆變器開關死區導致零序電壓的抑制方法，屬於逆變器控制【技術領域】。本發明是為了解決共直流母線雙逆變器開關信號切換時，由於死區時間的加入，導致系統存在零序電壓，從而影響系統性能的問題。它建立在採用不產生零序電壓開關組合進行SVPWM調製的基礎上，所述抑制方法首先通過電壓傳感器採集雙逆變器的三相電壓信號，所述三相電壓信號為經RC低通濾波後的三相電壓信號；然後對三相電壓信號進行處理，獲得系統零序電壓；再根據系統零電壓進行死區補償計算，獲得補償電壓矢量，使補償電壓矢量產生的零序電壓抵消所述系統零序電壓，實現對系統零序電壓的抑制。本發明用於抑制雙逆變器開關死區導致的零序電壓。
【專利說明】雙逆變器開關死區導致零序電壓的抑制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及雙逆變器開關死區導致零序電壓的抑制方法，屬於逆變器控制技術領 域。
【背景技術】
[0002] 開放式繞組交流電機的驅動系統採用雙逆變器供電，與採用單端供電的星形連接 繞組交流電機的驅動系統相比，開放式繞組交流電機的驅動系統性能得到提升。按照雙逆 變器的直流母線是否並聯，將雙逆變器分為共直流母線雙逆變器和隔離直流母線雙逆變 器。其中共直流母線雙逆變器的母線並聯在一起並由一個直流電源供電，具有結構簡單的 優勢，但由於電機三相繞組電流之和未被鉗位到零，使系統存在潛在的零序電壓和零序電 流問題。
[0003] 共直流母線雙逆變器共有64種開關狀態，其中有22個開關狀態不產生零序電壓， 若僅採用不產生零序電壓的開關狀態進行SVPWM調製，從理論上將可以完全消除零序電 壓。但由於功率管存在一定的開通和關斷時間，就要求同一橋臂上的開關信號切換時應插 入死區，以防止直通損壞器件。正是由於死區時間的加入，導致雙逆變器系統存在零序電 壓，從而引起零序電流，影響系統的性能。
【發明內容】
[0004] 本發明目的是為了解決共直流母線雙逆變器開關信號切換時，由於死區時間的加 入，導致系統存在零序電壓，從而影響系統性能的問題，提供了一種雙逆變器開關死區導致 零序電壓的抑制方法。
[0005] 本發明所述雙逆變器開關死區導致零序電壓的抑制方法，該抑制方法建立在採用 不產生零序電壓開關組合進行SVPWM調製的基礎上，所述抑制方法首先通過電壓傳感器採 集雙逆變器的三相電壓信號，所述三相電壓信號為經RC低通濾波後的三相電壓信號；然後 對三相電壓信號進行處理，獲得系統零序電壓；再根據系統零電壓進行死區補償計算，獲得 補償電壓矢量，使補償電壓矢量產生的零序電壓抵消所述系統零序電壓，實現對系統零序 電壓的抑制。
[0006] 所述系統零序電壓的獲得方法為：將電壓傳感器採集獲得的雙逆變器的三相電壓 信號通過運算放大電路進行求和計算，計算的結果通過模數轉換器轉換為數字量的系統零 序電壓。
[0007] 所述補償電壓矢量的獲得方法為：
[0008] 首先對系統零序電壓極性取反，獲得補償電壓矢量產生的零序電壓的極性；
[0009] 然後根據補償電壓矢量產生的零序電壓的極性及給定參考電壓矢量U*所在的扇 區，確定補償電壓矢量的開關組合；
[0010] 再通過增加具有最大佔空比的兩路開關信號中的其中一路開關信號的導通時間， 使該路開關信號的導通時間增加為2倍死區時間，從而獲得作用時間為2倍死區時間的補 償電壓矢量。
[0011] 在雙逆變器輸出的電壓矢量空間分布圖中形成的三個以原點為中心的六邊形中， 處於中間的六邊形分為I?VI共6個扇區，給定參考電壓矢量U*由其所在6個扇區的一 個扇區中的兩個邊界矢量合成獲得。
[0012] 對系統零序電壓進行抑制的具體實現方法為：
[0013] 採用扇區判斷模塊判斷給定參考電壓矢量U*所在的扇區：將給定參考電壓矢量 U*的a軸分量《〖和|3軸分量〃p變換到abc坐標系下：
【權利要求】
1. 一種雙逆變器開關死區導致零序電壓的抑制方法，該抑制方法建立在採用不產生零 序電壓開關組合進行SVPWM調製的基礎上，其特徵在於，所述抑制方法首先通過電壓傳感 器採集雙逆變器的三相電壓信號，所述三相電壓信號為經RC低通濾波後的三相電壓信號； 然後對三相電壓信號進行處理，獲得系統零序電壓；再根據系統零電壓進行死區補償計算， 獲得補償電壓矢量，使補償電壓矢量產生的零序電壓抵消所述系統零序電壓，實現對系統 零序電壓的抑制。
2. 根據權利要求1所述的雙逆變器開關死區導致零序電壓的抑制方法，其特徵在於， 所述系統零序電壓的獲得方法為：將電壓傳感器採集獲得的雙逆變器的三相電壓信號通過 運算放大電路進行求和計算，計算的結果通過模數轉換器轉換為數字量的系統零序電壓。
3. 根據權利要求2所述的雙逆變器開關死區導致零序電壓的抑制方法，其特徵在於， 所述補償電壓矢量的獲得方法為： 首先對系統零序電壓極性取反，獲得補償電壓矢量產生的零序電壓的極性； 然後根據補償電壓矢量產生的零序電壓的極性及給定參考電壓矢量U*所在的扇區， 確定補償電壓矢量的開關組合； 再通過增加具有最大佔空比的兩路開關信號中的其中一路開關信號的導通時間，使該 路開關信號的導通時間增加為2倍死區時間，從而獲得作用時間為2倍死區時間的補償電 壓矢量。
4. 根據權利要求3所述的雙逆變器開關死區導致零序電壓的抑制方法，其特徵在於， 在雙逆變器輸出的電壓矢量空間分布圖中形成的三個以原點為中心的六邊形中，處於中間 的六邊形分為I?VI共6個扇區，給定參考電壓矢量U*由其所在6個扇區的一個扇區中 的兩個邊界矢量合成獲得。
5. 根據權利要求4所述的雙逆變器開關死區導致零序電壓的抑制方法，其特徵在於， 對系統零序電壓進行抑制的具體實現方法為： 採用扇區判斷模塊（6)判斷給定參考電壓矢量U*所在的扇區：將給定參考電壓矢量 U*的a軸分量<和0軸分量〃#變換到abc坐標系下：
式中為給定參考電壓矢量U*的a軸分量，< 給定參考電壓矢量U*的b軸分量，< 為給定參考電壓矢量U*的c軸分量；
再根據S值，確定給定參考電壓矢量U*所在的扇區； 所述S值通過下式獲得： S=A+2B+4C； 根據S值查表得到U*的扇區號：
作用時間計算模塊（7)用於計算合成給定參考電壓矢量U*的兩個邊界矢量的作用時 間；定義三個中間變量X、Y和Z:
所述兩個邊界矢量的作用時間1\和T2由上述三個中間變量X、Y和Z中的兩個來表示， 1\和T2為按逆時針順序相鄰的兩個邊界矢量的作用時間； 確定電壓矢量及其作用時間模塊（8)用於根據扇區判斷模塊（6)得到的給定參考電壓 矢量U*的扇區號，並結合三個中間變量X、Y和Z，確定U*所在扇區的兩個邊界矢量及該兩 個邊界矢量的作用時間1\和T2，一個開關周期T內的剩餘時間用Ttl來表示，則剩餘時間 =T-T1-T2，由零矢量補充；1\和按下表確定：
採用確定開關時序和佔空比模塊（9)根據給定參考電壓矢量U*所在扇區和兩個邊界 電壓矢量的作用時間，確定各路開關信號的開關時序，並計算各路開關信號的佔空比： 一、首先定義中間變量如下：
式中Uala2為雙逆變器的A相電壓、ublb2為雙逆變器的B相電壓、u。:。2為雙逆變器的C相 電壓； 設Dcompl為當系統零序電壓為正值時具有最大佔空比的一路開關信號導通時間的補 償量，Dcomp2為當系統零序電壓為負值時具有最大佔空比的一路開關信號導通時間的補償 量，onlcompl為補償Dcompl後的導通時間，onlcomp2為補償Dcomp2後的導通時間，貝Ij: 當uQ>0,Dcompl= 2*TD;否則Dcompl= 0 ; 當uQ〈0,Dcomp2 = 2*TD;否則Dcomp2 = 0 ;onlcompl=T1+T2+0. 5*T0+Dcompl; onlcomp2 =T1+T2+0. 5*T0+Dcomp2 ; 其中TD為開關死區時間；
表中Tal，Tbl，Tel分別對應雙逆變器中一個逆變器的三相橋臂的上管導通時間，Ta2,Tb2， 丁。2分別對應雙逆變器中另一個逆變器的三相橋臂的上管導通時間； 四、由導通時間Tal，Tbl，Tca，Ta2，Tb2，L2除以開關周期T，獲得相應上管的佔空比Dal，Dbl， Dci，Da2，Db2，Dc2; PWM產生模塊（12)根據佔空比Dal，Dbl，Dca,Da2,Db2,De2，獲得各路相應的調製波，並與三 角波模塊（13)產生的三角載波相比較，在原控制開關信號中插入死區時間後得到相應的 開關信號Si?S12。
6.根據權利要求5所述的雙逆變器開關死區導致零序電壓的抑制方法，其特徵在於， 所述三角載波由DSP的定時器Timerl和Timer3同步增減計數獲得，Timerl用於開關信號 Si?S6的調製，Timer3用於開關信號S7?S12的調製。
【文檔編號】H02P21/14GK104506071SQ201510030585
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月21日 優先權日:2015年1月21日
【發明者】安群濤, 段建東, 畢愷韜, 孫力 申請人:哈爾濱工業大學