三相变频器及其死区补偿电路和死区补偿方法技术

一种三相变频器及其死区补偿电路和死区补偿方法。死区补偿电路包括：坐标变换模块，用于根据参考角度对三相变频器的三相输出电流进行坐标变换，使其从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系，以获得其无功电流分量；滤波模块，用于获得无功电流波动量，包括低通滤波器和高通滤波器，低通滤波器用于对无功电流分量进行低通滤波，以滤除其噪声，高通滤波器用于对无功电流分量进行高通滤波，以滤除其直流部分；误差计算模块，用于计算无功电流波动量与零值之间的误差；调节控制模块，用于根据误差对无功电流波动量进行调节控制，以获得电压调节变化量；叠加模块，用于将电压调节变化量加入参考电压，以获得调节后电压，用于产生三相变频器的驱动信号。

Three phase inverter and its dead time compensation circuit and method

【技术实现步骤摘要】
三相变频器及其死区补偿电路和死区补偿方法
本专利技术是关于变频器及其相关电路和方法，特别是关于一种三相变频器及其死区补偿电路和死区补偿方法。
技术介绍
在三相变频器中，为了防止同一桥臂的两个功率器件(例如开关器件功率模块一个桥臂的上下两管)同时开通而造成直流短路，通常在功率器件的驱动信号端加入开通脉冲延迟时间，亦称为“死区时间”。死区时间的加入能防止上下两管直通，但是会使变频器输出端电压不再是设计中的理想给定电压，而是产生了一定的非线性畸变，易使变频器输出电流产生振荡，从而为其所驱动的电机带来转矩脉动等负面效应。为了抑制死区时间带来的电流振荡，变频器一般会采取死区补偿措施。现行应用较多的死区补偿方法，主要有两种：一种是时间补偿法，即直接对驱动脉冲的开通、关断时间进行调整，其具体方式是根据当前流过开关管的电流的极性，判断开关管的开通时间是延长还是缩短，对于固定的死区时间td，延长或缩短的时长是固定的；另一种是电压补偿法，即在调制波幅值上加上一定的电压补偿量，其中该电压补偿量是随输出电流极性的不同而不同。但是，上述两种方法均属于开环方式，其共同的缺点是：(1)变频器的调制方式不同，具体实现也不同，对于正弦波脉宽调制(SPWM)和空间矢量调制(SVPWM)，其具体实现都需要进行单独设计。(2)变频器的死区时间不同时，补偿时间或补偿电压值都需要重新设置。(3)依赖于对电流极性的判断，而电流极性判断存在过零点检测不准的问题，影响补偿准确度。(4)变频器的三相输出电流的极性存在多种组合，对于每种组合都需要单独处理，加大了复杂度。另外，现有技术中也存在利用电流闭环法来消除振荡，其方法为检测电机的无功电流，在非振荡区域测量出无功电流实际值，并将此实际值作为控制的目标值，通过闭环控制无功电流始终为此目标值。但此种方法的不足之处在于：(1)依赖非振荡区域的无功电流检测值，如果检测值失真会导致电机无功电流的分配量存在误差，无法弥补。(2)在某些动态场合，无功电流分量、有功电流分量的分解会存在偏差，此时控制恒定的“无功电流”是不准确的，会影响动态条件下的响应。可见，现行的方法在通用性、准确度、简易度等方面存在一定的缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的一目的在于提供一种通用性更强的三相变频器及其死区补偿电路和死区补偿方法，旨在消除死区时间带来的电机电流振荡等负面效应，提高电机运行的平稳度。为了实现上述目的，本专利技术提供一种三相变频器的死区补偿电路，其特点在于，包括：一坐标变换模块，用于根据一参考角度对一三相变频器的三相输出电流进行坐标变换，使其从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系，以获得所述三相输出电流的无功电流分量；一滤波模块，用于获得一无功电流波动量，所述滤波模块包括一低通滤波器和一高通滤波器，所述低通滤波器用于对所述无功电流分量进行低通滤波，以滤除所述无功电流分量的噪声，所述高通滤波器用于对所述无功电流分量进行高通滤波，以滤除所述无功电流分量的直流部分；一误差计算模块，用于计算所述无功电流波动量与一零值之间的误差；一调节控制模块，用于根据所述误差对所述无功电流波动量进行调节控制，以获得一电压调节变化量；以及一叠加模块，用于将所述电压调节变化量加入一参考电压，以获得一调节后电压，所述调节后电压用于产生三相变频器的驱动信号。在本专利技术的一实施例中，所述的三相变频器的死区补偿电路还包括：一角度补偿模块，用于对所述参考角度进行角度补偿，以获得一补偿后角度，其中所述坐标变换模块是根据所述补偿后角度进行坐标变换。在本专利技术的一实施例中，所述角度补偿模块所补偿的角度为所述三相变频器的指令电压矢量的角度与实际输出电压矢量的角度之差。在本专利技术的一实施例中，所述调节控制模块包括比例控制模块，用于根据所述误差对所述无功电流波动量进行比例控制。为了实现上述目的，本专利技术还提供一种三相变频器的死区补偿方法，其特点在于，包含：坐标变换步骤，是根据一参考角度对一三相变频器的三相输出电流进行坐标变换，使其从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系，以获得所述三相输出电流的无功电流分量；滤波步骤，是对所述无功电流分量进行低通滤波和高通滤波，以获得一无功电流波动量；误差计算步骤，是计算所述无功电流波动量与一零值之间的误差；调节控制步骤，是根据所述误差对所述无功电流波动量进行调节控制，以获得一电压调节变化量；以及叠加步骤，是将所述电压调节变化量加入一参考电压，以获得一调节后电压，所述调节后电压用于产生三相变频器的驱动信号。在本专利技术的另一实施例中，在所述坐标变换步骤之前还包括：角度补偿步骤，是对所述参考角度进行角度补偿，以获得一补偿后角度，其中所述坐标变换步骤是根据所述补偿后角度进行坐标变换。在本专利技术的另一实施例中，所述角度补偿模块所补偿的角度为所述三相变频器的指令电压矢量的角度与实际输出电压矢量的角度之差。在本专利技术的另一实施例中，所述调节控制模块包括比例控制模块，用于根据所述误差对所述无功电流波动量进行比例控制。为了实现上述目的，本专利技术又提供一种三相变频器，其特点在于，所述三相变频器具有如上所述的死区补偿电路。在本专利技术的又一实施例中，所述的三相变频器还包括一脉冲宽度调制模块，用于对所述调节后电压与所述参考角度进行脉冲宽度调制，调制后的驱动信号输出至该三相变频器的变频器主电路模块中。在本专利技术的又一实施例中，所述的三相变频器还包括一积分模块，用于将一参考频率转换为所述参考角度。在本专利技术的又一实施例中，所述的三相变频器还包括一频压控制模块，用于对所述参考频率进行转换，以获得所述参考电压。通过本专利技术的死区补偿电路/方法可以抑制死区时间带来的电机电流振荡的负面效应，提高电机运行的平稳度。与现有的时间补偿法、电压补偿法不同的是，本专利技术采用的是闭环方式，其具备通用性强、实现简单、无需电流极性判断等优点。而与现有的闭环电流法相比，本专利技术无需提前探测无功电流，实现更为简单，受检测误差的影响也更小。与现有技术相比，本专利技术的死区补偿电路/方法具有以下优点：(1)本专利技术的死区补偿电路/方法位于调制模块之前，因此对所有的调制方式(含SPWM，SVPMW等)均适用；(2)本专利技术的死区补偿电路/方法对于不同的死区时间td均适用；(3)本专利技术的死区补偿电路/方法不依据当前输出电流的极性，从而避免了电流极性判断困难的问题，不依赖于电流过零点检测的精度；(4)本专利技术的死区补偿电路/方法不需要依据三相电流分区判断，处理方法统一，实现简单；(5)本专利技术的死区补偿电路/方法对其他原因引起的无功电流振荡与波动也有抑制作用。以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本专利技术的技术方案提供更进一步的解释。附图说明为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：图1为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相变频器的死区补偿电路，其特征在于，包括：/n一坐标变换模块，用于根据一参考角度对一三相变频器的三相输出电流进行坐标变换，使其从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系，以获得所述三相输出电流的无功电流分量；/n一滤波模块，用于获得一无功电流波动量，所述滤波模块包括一低通滤波器和一高通滤波器，所述低通滤波器用于对所述无功电流分量进行低通滤波，以滤除所述无功电流分量的噪声，所述高通滤波器用于对所述无功电流分量进行高通滤波，以滤除所述无功电流分量的直流部分；/n一误差计算模块，用于计算所述无功电流波动量与一零值之间的误差；/n一调节控制模块，用于根据所述误差对所述无功电流波动量进行调节控制，以获得一电压调节变化量；以及/n一叠加模块，用于将所述电压调节变化量加入一参考电压，以获得一调节后电压，所述调节后电压用于产生三相变频器的驱动信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种三相变频器的死区补偿电路，其特征在于，包括：
一坐标变换模块，用于根据一参考角度对一三相变频器的三相输出电流进行坐标变换，使其从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系，以获得所述三相输出电流的无功电流分量；
一滤波模块，用于获得一无功电流波动量，所述滤波模块包括一低通滤波器和一高通滤波器，所述低通滤波器用于对所述无功电流分量进行低通滤波，以滤除所述无功电流分量的噪声，所述高通滤波器用于对所述无功电流分量进行高通滤波，以滤除所述无功电流分量的直流部分；
一误差计算模块，用于计算所述无功电流波动量与一零值之间的误差；
一调节控制模块，用于根据所述误差对所述无功电流波动量进行调节控制，以获得一电压调节变化量；以及
一叠加模块，用于将所述电压调节变化量加入一参考电压，以获得一调节后电压，所述调节后电压用于产生三相变频器的驱动信号。


2.根据权利要求1所述的三相变频器的死区补偿电路，其特征在于，还包括：
一角度补偿模块，用于对所述参考角度进行角度补偿，以获得一补偿后角度，其中所述坐标变换模块是根据所述补偿后角度进行坐标变换。


3.根据权利要求2所述的三相变频器的死区补偿电路，其特征在于，所述角度补偿模块所补偿的角度为所述三相变频器的指令电压矢量的角度与实际输出电压矢量的角度之差。


4.根据权利要求1所述的三相变频器的死区补偿电路，其特征在于，所述调节控制模块包括比例控制模块，用于根据所述误差对所述无功电流波动量进行比例控制。


5.一种三相变频器的死区补偿方法，其特征在于，包含：
坐标变换步骤，是根据一参考角度对一三相变频器的三相输出电流进行坐标变换，使其从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系，以获得所述三相输出电流的无功电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，赵文江，郎永强，包彼得，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71