基於瞬時電流和精細化電壓補償的死區補償方法
2023-07-10 08:35:41
基於瞬時電流和精細化電壓補償的死區補償方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於瞬時電流和精細化電壓補償的死區補償方法，其技術特點包括以下步驟：採用瞬時電壓電流模型計算當前時刻電流；根據兩種電壓伏秒等效模式分別計算死區補償時間；將得到的死區補償時間Tc轉化為電壓給定附加到三相輸出給定電壓上，完成死區補償。本發明設計合理，其通過瞬時電壓電流模型計算出採樣滯後期間的電流變化量，避免了一般電流採樣滯後帶來的誤差，在一定程度上改善了採樣電流準確性和實時性，而且，通過精準的補償將輸出電壓和理論電壓保持一致，更好地改善了電機的諧波電流，減少了轉矩脈動，同時與硬體補償方法相比，無需額外添加硬體檢測電路，節省製造成本。
【專利說明】基於瞬時電流和精細化電壓補償的死區補償方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於變頻器【技術領域】，尤其是一種基於瞬時電流和精細化電壓補償的死區 補償方法。
【背景技術】
[0002] 在設計逆變器時，電力電子功率器件常採用MOS陽T、IGBT、IGCT等（簡稱開關管）， 為防止開關管上下橋臂出現直通，通常需設置一個死區時間W延遲開關管的導通。但使，死 區時間在逆變器輸出電流的作用下，會使實際輸出電壓與給定電壓產生偏差，從而導致輸 出電流波形發生崎變和電機的轉矩脈動，在輸出電壓較低時該種影響最為嚴重。
[0003] 現有死區補償方法大體分為硬體補償和軟體補償兩類。硬體補償大體分為電壓檢 測補償和電流極性檢測補償：電壓檢測通過實時採集到的輸出電壓與給定進行比較，將誤 差反饋到給定通道進行補償；電流檢測通過硬體電路實時檢測電流極性，判斷補償電壓，由 於硬體補償方法需要額外的硬體電路，使成本增加，所W在實際中比較少見。軟體補償大體 上分為兩種：（1)通過計算需要補償的電壓平均值進行補償，該方法簡單易行，但對於電流 過零點附近的補償效果不佳；（2)通過在每個PWM周期內採集電流極性實時對輸出電壓進 行補償，補償效果取決於電流採樣的準確性和實時性，若電流檢測不準或滯後時間過長則 導致補償不準，使死區影響加重。例如，中國專利00122378. X名稱為"變頻器的死區補償方 法"中公開了一種通過電流矢量變化估測電流過零點的方法；文獻（孫昌志，逆變器死區時 間對異步電機轉矩脈動影響及消弱辦法）提出常用的逆變器死區補償方法。但是，該些方 法都沒有考慮採樣延時和電流過零點處給逆變器死區補償帶來的影響，其採樣一般電流採 樣方法，若採樣時間過長，雖然濾除了噪聲和毛刺，但滯後時間長，不能反映當前電流實際 值，若採樣時間過短，雖然能較好的貼近當前電流值，但是無法避免毛刺和噪聲的影響，影 響了採樣電流準確性和實時性。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種設計合理、實時性強且準確性 高的基於瞬時電流和精細化電壓補償的死區補償方法。
[0005] 本發明解決現有的技術問題是採取W下技術方案實現的：
[0006] -種基於瞬時電流和精細化電壓補償的死區補償方法，包括W下步驟：
[0007] 步驟1、採用瞬時電壓電流模型計算當前時刻電流；
[0008] 步驟2、根據兩種電壓伏砂等效模式分別計算死區補償時間；
[0009] 步驟3、將得到的死區補償時間轉化為電壓給定附加到H相輸出給定電壓上，完成 死區補償。
[0010] 而且，所述當前時刻電流的計算方法為：
[0011] I = Ix+(UxT-Ix*Rs-co Vx-Ucom)*dT/Lo'
[0012] 其中，Ix為逆變器輸出電流瞬時採樣值，UxT為逆變器出口處的電壓，Lo' = (Lso+Lro)*Lm/L;r，Lso為定子漏抗，Lro為轉子漏抗，W Wx為由轉子磁場感應出的定子側 相電壓，Ucom為電機公共點處共模電壓，dT為採樣等效延時，X = a, b, C。
[0013] 而且，所述死區補償時間Tc按W下方法計算：
[0014] (1)當 CB = 1，1' A > 0 或 CB = 0, 1' A<〇 時
[00 巧]Tc = Td+T〇n
[0016] (2)當 CB = 1，I' A 0 時
[0017] Ti = C*Ude/r A
[0018] 若 Ti〉T' 口-適非
[0019] 若 Ti《T' d，T2 = Ti/2
[0020] 補償時間 T。= Tnff+T];
[0021] 其中，Td為硬體設定的死區時間，T' d為實際死區時間，T' d = Td+L"-Twf，Ton 為上管開通延時，Toff為開關管關斷延時，C為功率管結電容和等效分布電容值，CB = I表 示H角形載波下降段，CB = 0表示H角形載波上升段，1' A為計算出的當前實際電流。
[0022] 本發明的優點和積極效果是：
[0023] 1、本方法通過瞬時電壓電流模型計算出採樣滯後期間的電流變化量，相比於一般 電流採樣方法，避免了一般電流採樣滯後帶來的誤差，在一定程度上改善了採樣電流準確 性和實時性。
[0024] 2、本方法在電流過零點處做精細化補償，通過精準的補償將輸出電壓和理論電壓 保持一致，相比其他方法，更好地改善了電機的諧波電流，減少了轉矩脈動。
[0025] 3、本方法與硬體補償方法相比，無需額外添加硬體檢測電路，節省製造成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1是本發明的處理流程圖；
[0027] 圖2是變頻器驅動電機的電氣原理圖；
[0028] 圖3是異步電機等效原理圖；
[0029] 圖4是本發明死區補償原理圖；
[0030] 圖5是電壓伏砂等效模式1的原理圖；
[0031] 圖6是電壓伏砂等效模式2的原理圖；
[0032] 圖7是沒加死區補償前的電流波形；
[0033] 圖8是採用本發明進行死區補償後的電流波形。
【具體實施方式】
[0034] W下結合附圖對本發明實施例做進一步詳述。
[0035] 一種基於瞬時電流和精細化電壓補償的死區補償方法，如圖1所示，包括W下步 驟：
[0036] 步驟1、採用瞬時電壓電流模型計算當前時刻電流。
[0037] 圖2給出了變頻器驅動電機的電氣原理圖，其中電機部分模型可W等效轉換為圖 3。根據該電機模型，則有瞬時電壓公式如下：
[0038]
【權利要求】
1. 一種基於瞬時電流和精細化電壓補償的死區補償方法，其特徵在於包括以下步驟： 步驟1、採用瞬時電壓電流模型計算當前時刻電流； 步驟2、根據兩種電壓伏秒等效模式分別計算死區補償時間； 步驟3、將得到的死區補償時間轉化為電壓給定附加到三相輸出給定電壓上，完成死區 補償。
2. 根據權利要求1所屬的基於瞬時電流和精細化電壓補償的死區補償方法，其特徵在 於：所述當前時刻電流I的計算方法為： I = Ix+(UxT-Ix*Rs-co iy x-Ucom) *dT/Lo, 其中，Ix為逆變器輸出電流瞬時採樣值，UxT為逆變器出口處的電壓，Lo' = (Lso+Lro)*Lm/Lr，Lso為定子漏抗，Lro為轉子漏抗，co Vx為由轉子磁場感應出的定子側 相電壓，Ucom為電機公共點處共模電壓，dT為採樣等效延時，X = a, b, c。
3. 根據權利要求1所屬的基於瞬時電流和精細化電壓補償的死區補償方法，其特徵在 於：所述死區補償時間Tc按以下方法計算：
若 T1S1T d，T2 = V2 補償時間T。= Ttjff+T2 ; 其中，Td為硬體設定的死區時間，T' d為實際死區時間，T' d = VTm-Ttjff, Ton為上 管開通延時，Toff為開關管關斷延時，C為功率管結電容和等效分布電容值，CB = 1表示 三角形載波下降段，CB = 0表示三角形載波上升段，r A為計算出的當前實際電流。
【文檔編號】H02M7/5387GK104362881SQ201410650339
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】金雪峰, 田凱, 宋鵬, 張策, 劉洋, 王自滿 申請人:天津電氣科學研究院有限公司