逆变器和变换器的截止期间电压偏移补偿方法和装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术，ａ）提供三个基准电压；ｂ）检出这些电压中的最大电压；ｃ）将最大电压从用于形成ＰＷＭ信号的三角波峰值中减去；ｄ）把差值加到每个基准电压上，以便为截止期间损耗补偿器形成三个第一添增基准电压；ｅ）如果电压变换电桥未饱和，并且，加入截止期间偏移电压补偿信号不会引致饱和，则将截止期间电压偏移补偿信号加到该第一添增基准电压上，以补偿由截止期间引起的电压偏移；由此，提供第二添增基准信号；ｆ）把已补偿的信号加到ＰＷＭ部分上，该ＰＷＭ部分又将ＰＷＭ信号加到三相电桥上。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及脉宽调制(PWM)逆变器和变换器，具体讲，涉及截止时间间隔对那些逆变器和变换器输出电压的影响。在PWM逆变器和变换器中，相电压包括一系列与基频相比持续时间较短的矩形脉冲。这些脉冲的幅度恒定，而脉宽可变。逆变器的输出电压波形为周期性倒相以提供基频的脉冲串。如果采用三角比较脉宽调制方法，则输出脉冲串的重复频率为载频fc。形成每半周期的脉冲宽度的改变对RMS电压幅度进行控制。这种改变或调制实际上是通过多种技术达到的。常见的技术称为三角或次谐波方法，其中控制电源电路开关的脉冲持续时间由两个基准信号的交点确定一个高频三角电压波和一个以基频变化的正弦电压。PWM信号用来以fc频率控制电桥中的开关。理想情况下，当PWM信号改变到其无效状态时，例如，从逻辑1变为逻辑0时，在电桥电路每个臂上的晶体管应迅速判断。但是，在采用晶体管型电路的实际电路中，晶体管的瞬时判断是不可实现的。例如，当加到电桥臂中一对开关上的PWM信号从逻辑1变为逻辑0时，第一晶体管在第二晶体管导通后不能完全关断。这是由于在PWM激励信号改变到其无效状态(逻辑0)后，晶体管需要有限的时间才能脱离饱和。这使电桥臂中的两个晶体管同时导通。由于这两个晶体管串联联接地跨在电源上，其同时导通将导致过大的电流和晶体管的损坏。为了避免这一问题，在驱动电桥电路的PWM信号中故意引入截止期间。换言之，逆变器臂中第二开关的导通延迟了一个截止时间t△，以避免经逆变器臂的短路。时间延迟t△的持续时间足以保证逆变器臂中的两个晶体管在容许电桥电路这一对晶体管中的一个晶体管导通前被关断。截止期间的时间也称为静寂时间。由于在截止时间内两个开关都是关断的，所以，在该时间间隔内，线与中线间的电压取决于负载电流的方向。当负载电流iA为正时(从逆变器到负载)，这形成电压损耗△UA＝UDC*〔t△/Tc〕;当电流为负时，形成电压增益△UA＝UDC＊〔-t△/Tc〕，其中t△等于截止时间间隔，Tc等于载频的周期，Ud为直流母线电压。需要的是使△UA减到最小。假定一个三相、三臂电源变换电桥(变换器或逆变器)，同样的分析方法也适用于第二臂B和第三臂C。在相电流iA、iB和iC的过零点上UA、UB和UC的失真形成逆变器或变换器输出中诸如基频的三次、五次、七次谐波等。需要补偿截止时间间隔，这是已知的(见Goff等人于1984年1月26日提交，1985年12月31日公开的题为“电流传感解调器”的美国专利4，562，386)，因为截止期间引起了谐波方面的也早已被认识到的问题(NedMohan，ToreM.Underland，WilliamP.Robbins著”，“电源电子变换器、应用、以及设计”，1989年纽约Johnwiley&Sons公司出版，第141-144页)。用于补偿截止期间损耗的一种方法在颁发给Sakamoto等人于1983年1月25日提交，1985年10月15日公开的美国专利4，547，719中公开了，它依赖于电压反馈。这一装置采用用于从电枢电压Uc中产生外加电压的电压变换电路，用于计算保持电路的输出电压与电压变换电路的输出电压之差的减法电路，用于积分由该减法电路产生的差的积分电路。换言之，逆变器电路的输出电压被反馈到PWM电路的前置级，以借助该反馈环路提高增益。但是，采用把微处理器用作电机控制电路一部分的电路装置时，需要为这些反馈环路提供单独的模拟电路。这一过程必须由快速模拟电路来实现，而且，不能由微处理器足够快地执行。这种解决方案结构复杂造价高。用于补偿PWM截止时间的第二种装置在颁发给Kurakake等人于1983年10月19日提交，1988年1月12日公开的美国专利4，719，400中已作了描述。Kurakake公开了一种电机控制装置，这种装置包括用于计算电流指令的算术电路、用于保持电流指令的保持电路，对保持电路的输出信号进行脉宽调制并备有相对于该输出信号的静寂区的PWM电路、以及由PWM信号控制电机的晶体管化放大器电路。算术电路将补偿信号加到电流指令上，以补偿由于截止时间引起的电机控制损耗，并将该结果提供给保持电路。它公开了一种对由截止时间引起的损耗和失真问题的解决方案，但却产生了另一个问题，即补偿无时不在。例如，当PWM电路被指令要接近于饱和时(电源电路中的互补开关全部导通)，附加的补偿信号可能把PWM电路带入饱和并提供过大的负载电压。另一方面，当PWM电路被指令利用基准电压进入饱和时，截止期间的电压偏移信号可能把PWM电路带出饱和，由此，无意中减少了负载电压。总的说来，当PWM电路的工作接近于饱和时，无时不在的补偿将引起附加的负载电流失真。本专利技术用于电压变换电桥中，这种电桥用于将交流电压变换为直流电压或将直流电压逆变为交流电压。在具有与每个臂有关的三个基准相位电压UA、UB和UC之一的三相电桥中，开关S1、S2或S3(或其互补开关S1＊、S2＊或S3＊)之一在有关电压UA、UB或UC的幅度高于(或低于)其他两个基准电压的时间间隔内导通，且在这些时间内，补偿了截止期间的补偿损耗。根据本专利技术，(a)提供三个基准电压;(b)检出这些电压中的最大电压;(c)将最大电压从用于形成PWM信号的三角波峰值中减去;(d)把差值加到每个基准电压上，以便为截止期间损耗补偿器形成三个第一添增基准电压;(e)如果电压变换电桥未饱和，并且，加入截止期间偏移电压补偿信号不会引起饱和，则把截止期间电压偏移补偿信号加到该第一添增基准电压上，以补偿由截止期间引起的电压偏移，由此，提供第二添增基准电压信号;(f)把已补偿的信号加到PWM部分上，该PWM部分又将PWM信号加到三相电桥上。这种方法最大程度地减小了由采用截止期间所引起的电压偏移。对于三相电源变换电桥，步骤(a)、(b)、(c)、(d)和(f)的结果是，当三个基准电压之一大于其他两个电压时，在电桥中三个互补对的开关之一导通，而在其它两个互补对中的每一对里的两个开关都响应于PWM信号断开和闭合，这样，仅有两个电流独立地受控于容许断开和闭合的两个互补对中的每一对，而与不容许开关的那个互补对有关的第三电流由其它两个电流来控制。使每个臂中的一个开关保持闭合基准电压周期的三分之一，就容许控制通过只接入电桥中的两个臂要控制的所有三个负载电流。步骤(e)包括，假定把由于采用截止期间所引起的电压偏移对于不连续导通的两个臂最小化了。对于逆变器来说，偏移处于局部平均的交流输出电压下。对于变换器来说，偏移处于局部平均的交流输入电压下。本专利技术的第一个目的是，通过将一个等于该偏移但极性相反的电压加到PWM输入端，而补偿由截止期间所引起的PWM逆变器输出电压的偏移。本专利技术的第二个目的是，通过仅在PWM电路不饱和且下述相加也不使PWM电路饱和的情况下，将一个等于该偏移但极性相反的电压加到PWM输入端，而补偿由截止期间所引起的PWM逆变器输出电压的偏移。本专利技术的第三个目的是，通过仅在PWM电路不饱和且下述相加也不使PWM电路饱和的情况下，这里PWM逆变器的每个臂轮流处于连续导通输入基准电压开关周期的三分之一，将一个等于该偏移的电压加到PWM输入端，而补偿由截止期间所引起的PWM逆变器输出电压的偏移。附图说明图1示出用于在逆变器中实现本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
根据本专利技术，ａ）提供三个基准电压；ｂ）检出这些电压中的最大电压；ｃ）将最大电压从用于形成ＰＷＭ信号的三角波峰值中减去；ｄ）把差值加到每个基准电压上，以便为截止期间损耗补偿器形成三个第一添增基准电压；ｅ）如果电压变换电桥未饱和，并且，加入截止期间偏移电压补偿信号不会引致饱和，则将截止期间电压偏移补偿信号加到该第一添增基准电压上，以补偿由截止期间引起的电压偏移；由此，提供第二添增基准信号；ｆ）把已补偿的信号加到ＰＷＭ部分上，该ＰＷＭ部分又将ＰＷＭ信号加到三相电桥上。 并且，下述相加步骤不引起所述逆变器饱和的情况下，将截止期间电压偏移信号加到所述第一添增基准电压信号上，由此，提供第二添增基准信号。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：V布拉斯科，
申请(专利权)人：奥蒂斯电梯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]