电压型逆变器死区补偿方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电压型逆变器死区补偿方法，涉及电力电子电路控制技术领域，包括以下步骤：S1：检测所述电压型逆变器的三个桥臂上侧的开关管的实际导通时间tA、tB、tC；S2：用理想的导通时间tA*、tB*、tC*减去所述实际导通时间tA、tB、tC得到死区时间tdA、tdB、tdC；S3：根据所述tdA、tdB、tdC进行死区补偿。还公开了一种电压型逆变器死区补偿装置。本发明专利技术能够得到精确度较高的死区时间，从而进行精确度较高的死区补偿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子电路控制
，特别涉及一种电压型逆变器的开关管检测电路及死区补偿方法及装置。
技术介绍
三相电压型逆变器(VSI)由三个对称桥臂组成，每个桥臂包含上下两个功率开关器件，构成三相对称桥式电路，如图I所示。三相桥式电路一般采用脉冲调制方法进行控制，即按照特定的规律轮流控制上下开关器件的开通和关断，以实现对输出电压、电流的控制。无论采用何种调制方式，同一桥臂上下两个开关器件的开关信号都必须是互补的。由于元器件的离散性，很有可能出现同一桥臂一侧开关器件尚未完全关断，而另一侧开关器件又已开通，形成所谓“直通”现象。一旦形成直通，母线直流电压将经由两个直通的开关器件形成回路，导致开关器件过流损坏。为防止同一桥臂开关器件同时导通，必须在其驱动 信号中插入一段“死区时间”。在该段时间内，上下开关器件均处于可靠关断状态。死区产生机理死区效应与逆变器功率器件的续流回路有关。以A相桥臂为例，如图2所示，假设电流ia流出桥臂为正电流，流入桥臂为负电流，如图3所示。当ia > O时，死区存在于两个开关时刻①Tl导通，T4关断；@T1关断，Τ4导通。通过分析这两个死区时间内的电流续流回路，可得实际电压如图3中的d所示。同理，当ia < O时，实际电压如图3中的e所示。图3中，td为死区时间，ton为功率管导通时间，toff为功率管关断时间，Udc为直流母线电压。由以上分析可知，实际输出电压与理想的输出电压相差一个脉冲误差电压。采用等时间电压面积法，可得误差电压平均值为一 ATT JWJdd0)AUan l-fJdUdc(ia<0)其中，Td = td+ton-toff, fc = 1/Tpwm，其中，fc为载波频率(开关频率)。一个开关周期内，实际输出电压平均值Uan、理想的输出电压平均值Uanci与误差电压平均值Auan的关系为Uan = Uano- Δ Uan死区在有效避免直通的同时，也会带来一系列不良影响使逆变器输出电压基波幅值降低，低次谐波增加，电流波形发生畸变。如果所带负载为电机，则会增加电机谐波损耗；死区引起的转矩脉冲，严重影响电机的低频调速性能。由死区引起的输出特性变化，成为“死区效应”。现有资料表明，逆变器的开关频率越高，死区效应越显著；逆变器输出调制比越低，死区效应越显著。因此，需要进行死区补偿。 死区补偿可以根据电机三相电流的方向，分别对三个桥臂的死区进行补偿。此类方法的关键在于电流方向的检测。直接检测电流过零点，受噪声、高频干扰以及过零“台阶”等影响，很难准确确定电流的过零点。电流重构方法间接确定电流过零点，该方法受电流矢量角的估算精度影响较大，低频和零频时电流矢量角的估算精度很难得到保证，从而影响死区的正确补偿，而且开关器件的导通时间和关断时间受结温和导通电流的影响而会有所变化。因此，上述死区补偿方法的精确度较低。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何对逆变器进行精确度较高的死区补偿。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电压型逆变器死区补偿方法，包括以下 步骤SI :检测所述电压型逆变器的三个桥臂上侧的开关管的实际导通时间tA、tB、tc ；S2 :用理想的导通时间tA*、tB*、tc*减去所述实际导通时间tA、tB、tc得到死区时间tdA、tdB、tdc ；S3 :根据所述tdB、tdc进行死区补偿。其中,所述步骤SI具体包括检测每个桥臂上下两个开关管之间的电压；当所述电压为高电平时，以基准时钟为标准开始计数，所述基准时钟的频率为f ;当所述电压变为低电平时，停止计数，此时计数值分别为ηΑ、ηΒ、η。,则tA = nA/f、tB=nB/f> tc = nc/f。其中，还包括步骤根据所述tA、tB、tc和直流母线电压Udc计算逆变器实际输出的电压Ua = Udc X (2tA-tB-tc) /3Tpwm ；Ub — Udc X (2tB_tA_tc) /3Tpwm ；Uc — Udc X (2tc_tB_tA) /3TPWMo本专利技术还提供了一种电压型逆变器死区补偿装置，包括逆变器开关管实际导通时间检测电路，用于检测所述电压型逆变器的三个桥臂上侧的开关管的实际导通时间；主控制器，连接所述逆变器开关管实际导通时间检测电路，用于根据所述开关管的实际导通时间和理想的导通时间计算死区时间，并进行死区补偿。其中，所述逆变器开关管实际导通时间检测电路，包括计数模块、电压三个光电隔离器和三个反相器，每个光电隔离器的第一端连接在逆变器的一个桥臂的两个开关管之间，三个光电隔离器连接不同的桥臂，第二端连接电源负极，第三端接地，第四端连接供电电源并通过所述反相器连接所述计数模块，用于根据桥臂上侧开关管的开/关而导通/关闭，并将所述两个开关管之间电压传输到计数模块，所述计数模块包括三个计数器，用于接收三个光电隔离器传输过来的电压，并根据基础时钟进行计数，得到所述开关管的实际导通时间。其中，所述光电隔离器为6N137。其中，所述三个计数器采用CPLD或FPGA构建。其中，所述主控制器包括实时死区计算模块，连接所述逆变器开关管实际导通时间检测电路，用于根据所述开关管的实际导通时间和理想的导通时间计算死区时间；补偿模块，连接所述实时死区计算模块，并连接所述电压型逆变器的开关管的控制端，用于根据所述死区时间进行死区补偿。其中，所述主控制器还包括逆变器实际输出电压计算模块，连接所述逆变器开关管实际导通时间检测电路，用于计算逆变器实际输出的电压。其中，所述主控制器为数字信号处理DSP器件。 (三)有益效果本专利技术通过检测开关管实际导通时间，能够得到精确度较高的死区时间，从而进行精确度较高的死区补偿，克服了直接检测电流的死区补偿方法的弊端，能够真实反映开关器件实际死区时间受环境因素的影响，同时可以得到逆变器的实际输出电压。附图说明图I是电压型逆变器三相交流电动机作为负载时的拓扑结构图；图2是图I中电压型逆变器A桥臂电流方向示意图；图3是电压型逆变器死区效应分析示意图；图4是本专利技术实施例的一种电压型逆变器死区补偿方法流程图；图5是实现图4中方法的一种电压型逆变器死区补偿装置结构示意图；图6是图5中逆变器的开关管实际开通时间检测电路图；图7是本专利技术实施例逆变器实际死区检测结果；图8a是本专利技术实施例未做死区补偿电机电流波形；图8b是本专利技术实施例常规死区补偿电机电流波形；图8c是本专利技术实施例采用本专利技术死区补偿电机电流波形；图9a是本专利技术实施例未做死区补偿电机电压波形；图9b是本专利技术实施例常规死区补偿电机电压波形；图9c是本专利技术实施例采用本专利技术死区补偿电机电压波形；图IOa是本专利技术实施例未做死区补偿电机电流谐波分析；图IOb是本专利技术实施例常规死区补偿电机电流谐波分析；图IOc是本专利技术实施例采用本专利技术死区补偿电机电流谐波分析；图Ila是本专利技术实施例未做死区补偿电机电压谐波分析；图Ilb是本专利技术实施例常规死区补偿电机电压谐波分析；图Ilc是本专利技术实施例采用本专利技术死区补偿电机电压谐波分析。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图4所示，为本专利技术的电压型逆变器死区补偿方法流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压型逆变器死区补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：检测所述电压型逆变器的三个桥臂上侧的开关管的实际导通时间tA、tB、tC；S2：用理想的导通时间tA*、tB*、tC*减去所述实际导通时间tA、tB、tC得到死区时间tdA、tdB、tdC；S3：根据所述tdA、tdB、tdC进行死区补偿。

【技术特征摘要】
1.一种电压型逆变器死区补偿方法，其特征在于，包括以下步骤 Si:检测所述电压型逆变器的三个桥臂上侧的开关管的实际导通时间tA、tB、tc ； 52:用理想的导通时间tAH<、tB*> tc*减去所述实际导通时间tA、tB、tc得到死区时间tdA、t 、tdc ； 53:根据所述tdA、tdB、tdc进行死区补偿。2.如权利要求I所述的电压型逆变器死区补偿方法，其特征在于，所述步骤SI具体包括 检测每个桥臂上下两个开关管之间的电压； 当所述电压为高电平时，以基准时钟为标准开始计数，所述基准时钟的频率为f ; 当所述电压变为低电平时，停止计数，此时计数值分别为ηΑ、ηΒ、η。,则tA = nA/f、tB =nB/f> tc = nc/f。3.如权利要求I或2所述的电压型逆变器死区补偿方法，其特征在于，还包括步骤根据所述tA、tB、tc和直流母线电压Udc计算逆变器实际输出的电压 Ua — Udc X (2tA-tB~tc) /3Tpwm ； Ub = UdcX (2tB-tA-tc) /3Tpwm ；Uc = UdcX (2tc-tB-tA)/3TP丽。4.一种电压型逆变器死区补偿装置，其特征在于，包括 逆变器开关管实际导通时间检测电路，用于检测所述电压型逆变器的三个桥臂上侧的开关管的实际导通时间； 主控制器，连接所述逆变器开关管实际导通时间检测电路，用于根据所述开关管的实际导通时间和理想的导通时间计算死区时间，并进行死区补偿。5.如权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军锋，姜向龙，刘杰，夏永强，陈志勇，
申请(专利权)人：合康变频科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：