死区补偿方法、电路、电力电子设备和计算机存储介质技术

技术编号:18673583 阅读:20 留言:0更新日期:2018-08-14 21:25
本发明专利技术提供了一种死区补偿方法、电路、电力电子设备和计算机存储介质,其中,死区补偿方法包括:将母线三相电压转换为电压矢量;根据给定q轴电流和给定d轴电流确定电流矢量与电压矢量之间的相位夹角,并根据相位夹角确定对应的q轴死区补偿电压和d轴死区补偿电压。通过本发明专利技术的技术方案,减少了确定死区补偿电压的计算量,提高了死区补偿电路的响应速率,提高了PWM驱动电路的可靠性。

Dead time compensation method, circuit, power electronic equipment and computer storage medium

The invention provides a dead-time compensation method, a circuit, a power electronic device and a computer storage medium, wherein the dead-time compensation method includes converting a bus three-phase voltage into a voltage vector, determining the phase angle between the current vector and the voltage vector according to a given q-axis current and a given d-axis current, and according to the phase angle. The corresponding q axis dead time compensation voltage and d axis dead zone compensation voltage are determined. Through the technical scheme of the invention, the calculation amount of determining dead-time compensation voltage is reduced, the response rate of the dead-time compensation circuit is increased, and the reliability of the PWM driving circuit is improved.

【技术实现步骤摘要】
死区补偿方法、电路、电力电子设备和计算机存储介质
本专利技术涉及三相逆变电路控制
,具体而言,涉及一种死区补偿方法、一种死区补偿电路、一种电力电子设备和一种计算机可读存储介质。
技术介绍
三相电机的主回路拓扑结构为:由以电压源提供直流电压,然后通过三相全桥逆变电路,产生可调的电压输出为电机转子激励,该激励通常为PWM(Pulse-WidthModulation,脉宽调制),对于三相全桥逆变电路而言,它的每一相电路由两个带续流二极管的功率开关器件串联而成,如图1所示,通常称与直流电源Vdc的正极相连的为上桥臂功率开关器件T1,与直流电源的负极相连的为下桥臂功率开关器件T2,为了避免因同一相电路的上桥臂功率开关器件T1和功率开关器件下桥臂T2同时导通,即避免由于任一相电路的两桥臂功率开关器件直通而三相逆变电路导致短路,通常在PWM驱动信号中加入死区时间(Timedelay,记作参数Tdt标识),加入了死区时间的PWM驱动信号传输通过栅极g1驱动上桥臂功率开关器件T1的导通与截止,同时,通过栅极g2驱动下桥臂功率开关器件T2的导通与截止。如图2所示,Tpwm表征预设的PWM周期时长,一个桥臂上的两个功率开关器件对应的理想导通信号分别如曲线202和曲线204所示,U=0的时刻为两个功率开关器件切换导通状态的时刻。为了避免任一相桥臂的短路,需要插入死区时间Td,以保证同一时刻一个桥臂上只有一个功率开关器件导通,因此,一个桥臂上的两个功率开关器件对应的实际导通信号如曲线206和曲线208所示。由于死区时间Td的加入会导致实际输出电压波形产生畸变,进而影响入网电流谐波,会使得实际输出电压能力降低,因此,需要对死区电压进行前馈补偿。相关技术中,对于死区电压进行前馈补偿通常采用以下两种方案:(1)对三相电流进行采样,将采样的交流电流变换到同步坐标系下的直流电流,在直流下进行低通滤波(Low-PassFilter,LPF),然后再进行坐标逆变换,再次变换到三相交流静止坐标系下,利用该电流值进行死区电压极性判断。(2)将控制外环的电流给定进行坐标变换,变换到三相静止坐标系下,在三相静止坐标系下使用三相电流的极性进行死区电压补偿。上述死区电压的前馈补偿方案存在诸多技术缺陷如下:(1)用反馈电流再滤波后再还原的方案,由于滤波器的存在会导致响应的滞后,大动态的时候响应错误。(2)由于死区效应的存在,三相逆变电路电压输出能力下降。上述两种方案都是在三相静止坐标系下进行的补偿,电流环的输出电压限幅并没有根据死区电压的影响进行自适应的调整。这样会导致电流环调节器输出电压给定超过了三相逆变电路的实际输出能力,降低了电流环控制器在调制饱和情况下的退饱和速度。(3)上述两种方案都需要进行坐标逆变换,计算量较大,其中,采用采样电流的方案还需要进行坐标正变换和滤波计算,这就导致死区补偿的响应时间延迟。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此,本专利技术的一个目的在于提供一种死区补偿方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种死区补偿电路。本专利技术的另一个目的在于提供一种电力电子设备。本专利技术的另一个目的在于提供一种计算机可读存储介质。为了实现上述目的,根据本专利技术的第一方面的实施例,提供了一种死区补偿方法,包括:将母线三相电压转换为电压矢量;根据给定q轴电流和给定d轴电流确定电流矢量与电压矢量之间的相位夹角,并根据相位夹角确定对应的q轴死区补偿电压和d轴死区补偿电压。在该技术方案中,首先,通过将母线三相电压转换为d-q轴的电压矢量,减小了确定死区补偿电压的计算量,其次,通过给定q轴电流和给定d轴电流确定电流矢量与电压矢量之间的相位夹角,避免了滤波处理步骤,提高了死区补偿系统的响应速率,最后,通过根据相位夹角确定对应的q轴死区补偿电压和d轴死区补偿电压,减少了反坐标变化的计算量。具体地,首先根据给定q轴电流和给定d轴电流确定电流矢量与电压矢量之间的相位夹角,其次获取电压矢量对应的电压相位角,再次将相位夹角和电压矢量的相位相加求和,得到电流矢量的电流相位角,最后根据电流矢量、电流矢量相位角、电压矢量和电压矢量相位角确定对应的q轴死区补偿电压和d轴死区补偿电压。其中,当三相逆变电路处于逆变工作状态下时,可以根据电机中转子的角度求得对应的电压矢量相位角,当三相逆变电路处于整流工作状态下时,此时的电压矢量位于坐标系的横轴,因此,对应的电压矢量相位角为零。另外,还可以通过根据给定的功率因数确定电流矢量与电压矢量之间的相位夹角,对应的计算公式为:Δθ=arccosη,其中,Δθ表征相位夹角,η表征给定的功率因数。在上述任一技术方案中,优选地,还包括:采用3/2变换将母线三相电流转换为q轴采样电流和d轴采样电流;根据q轴采样电流、给定q轴电流和相位夹角生成对应的q轴电压;根据d轴采样电流、给定d轴电流和相位夹角生成对应的d轴电压;确定母线三相电压在α-β坐标系中的输出电压六边形曲线;判断电压矢量是否超出输出电压六边形曲线的幅值范围;在判定电压矢量未超出输出电压六边形曲线的幅值范围时,确定q轴电压为q轴实际输出电压,以及确定d轴电压为d轴实际输出电压。在该技术方案中,通过采用3/2变换将母线三相电流转换为q轴采样电流和d轴采样电流,提高了q轴采样电流和d轴采样电流的准确性,通过确定母线三相电压在α-β坐标系中的输出电压六边形曲线,获取三相逆变电路实际输出电压阈值,并根据输出电压六边形曲线对电压矢量进行限幅处理,提高了三相逆变电路输出电压的稳定性,降低了三相逆变电路超阈值输出电压的可能性,有利于三相电机的稳定运行。在上述任一技术方案中,优选地,还包括:在判定电压矢量超出输出电压六边形曲线的幅值范围时,按照第一预设公式计算q轴限幅电压和d轴限幅电压;确定q轴限幅电压为q轴实际输出电压,以及确定q轴限幅电压为d轴实际输出电压,其中,第一预设公式包括:Uq_max=Uq2_max-Udtc_q,Ud_max=Ud2_max-Udtc_d,Uq_max表征q轴限幅电压,Uq2_max表征q轴电压实际输出最大值,Udtc_q表征q轴死区Uα1补偿电压,Ud_max表征d轴限幅电压,Ud2_max表征d轴电压实际输出最大值,Udtc_d表征d轴死区补偿电压。在该技术方案中,通过第一预设公式确定q轴限幅电压和d轴限幅电压,进一步限定了三相逆变电路输出电压的阈值,并将限幅电压作为电压矢量超出输出电压六边形曲线时对应的实际输出电压,提高了三相逆变电路运行的可靠性,有利于三相逆变电路输出稳定的电压,提高了三相逆变电路的使用寿命。在上述任一技术方案中,优选地,根据给定q轴电流和给定d轴电流确定电流矢量与电压矢量之间的相位夹角,并根据相位夹角确定对应的q轴死区补偿电压和d轴死区补偿电压,具体包括:计算相位夹角与电压矢量的相位角的和值,并将和值确定为电流矢量的相位角;根据母线三相电压对应的预设死区时间、对应的预设PWM周期时长、对应的电压幅值、电流矢量的相位角和第四预设公式,计算q轴死区补偿电压和d轴死区补偿电压,其中,第四预设公式包括:其中,Td表征预设死区时间,Tpwm表征预设PWM周期时长,θu表征电压矢量的相位角,Udc表征母线电压信号的电压幅值,θ本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种死区补偿方法,其特征在于,包括:将母线三相电压转换为电压矢量;根据给定q轴电流和给定d轴电流确定电流矢量与所述电压矢量之间的相位夹角,并根据所述相位夹角确定对应的q轴死区补偿电压和d轴死区补偿电压。

【技术特征摘要】
1.一种死区补偿方法,其特征在于,包括:将母线三相电压转换为电压矢量;根据给定q轴电流和给定d轴电流确定电流矢量与所述电压矢量之间的相位夹角,并根据所述相位夹角确定对应的q轴死区补偿电压和d轴死区补偿电压。2.根据权利要求1所述的死区补偿方法,其特征在于,还包括:采用3/2变换将母线三相电流转换为q轴采样电流和d轴采样电流;根据所述q轴采样电流、所述给定q轴电流和所述相位夹角生成对应的q轴电压;根据所述d轴采样电流、所述给定d轴电流和所述相位夹角生成对应的d轴电压;确定所述母线三相电压在α-β坐标系中的输出电压六边形曲线;判断所述电压矢量是否超出所述输出电压六边形曲线的幅值范围;在判定所述电压矢量未超出所述输出电压六边形曲线的幅值范围时,确定所述q轴电压为q轴实际输出电压,以及确定所述d轴电压为d轴实际输出电压。3.根据权利要求2所述的死区补偿方法,其特征在于,还包括:在判定所述电压矢量超出所述输出电压六边形曲线的幅值范围时,按照第一预设公式计算q轴限幅电压和d轴限幅电压;确定所述q轴限幅电压为q轴实际输出电压,以及确定所述q轴限幅电压为d轴实际输出电压,其中,所述第一预设公式包括:Uq_max=Uq2_max-Udtc_q,Ud_max=Ud2_max-Udtc_d,所述Uq_max表征所述q轴限幅电压,所述Uq2_max表征q轴电压实际输出最大值,所述Udtc_q表征所述q轴死区Uα1补偿电压,所述Ud_max表征所述d轴限幅电压,所述Ud2_max表征d轴电压实际输出最大值,所述Udtc_d表征所述d轴死区补偿电压。4.根据权利要求3所述的死区补偿方法,其特征在于,所述根据给定q轴电流和给定d轴电流确定电流矢量与所述电压矢量之间的相位夹角,并根据所述相位夹角确定对应的q轴死区补偿电压和d轴死区补偿电压,具体包括:计算所述相位夹角与所述电压矢量的相位角的和值,并将所述和值确定为所述电流矢量的相位角;根据所述母线三相电压对应的预设死区时间、对应的预设PWM周期时长、对应的电压幅值、所述电流矢量的相位角和第四预设公式,计算所述q轴死区补偿电压和所述d轴死区补偿电压,其中,所述第四预设公式包括:其中,所述Td表征所述预设死区时间,所述Tpwm表征所述预设PWM周期时长,所述θu表征所述电压矢量的相位角,所述Udc表征所述母线电压信号的电压幅值,所述θi_0表征所述电流矢量过零点的相位角。5.根据权利要求1至4中任一项所述的死区补偿方法,其特征在于,所述根据给定q轴电流和给定d轴电流确定电流矢量与所述电压矢量之间的相位夹角,并根据所述相位夹角确定对应的q轴死区补偿电压和d轴死区补偿电压,具体还包括:根据所述给定q轴电流、所述给定d轴电流和第二预设公式,计算所述相位夹角,其中,所述第二预设公式包括:所述Δθ表征所述相位夹角,所述Iqref表征所述给定q轴电流,所述Idref表征所述给定d轴电流。6.根据权利要求1至4中任一项所述的死区补偿方法,其特征在于,所述根据给定q轴电流和给定d轴电流确定电流矢量与所述电压矢量之间的相位夹角,并根据所述相位夹角确定对应的q轴死区补偿电压和d轴死区补偿电压,具体还包括:根据所述母线三相电压的功率因数和第三预设公式确定所述相位夹角,其中,所述第三预设公式包括:所述Δθ表征所述相位夹角,所述P表征所述母线三相电压的有功功率,所述S表征所述母线三相电压的视在功率。7.一种死区补偿电路,其特征在于,包括:A/D采样模块,用于采集母线三相电压;3/2变换模块,连接至所述A/D采样模块的输出端,用于将所述母线三相电压转换为对应的电压矢量;死区补偿模块,接入给定q轴电流和给定d轴电流,并根据所述给定q轴电流和所述给定d轴电流确定电流矢量与所述电压矢量之间的相位夹角,进而根据所述相位夹角确定对应的q轴死区补偿电压和d轴死区补偿电压。8.根据权利要求7所述的死区补偿电路,其特征在于,所述3/2变换...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘翔
申请(专利权)人:广东美的暖通设备有限公司美的集团股份有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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