[發(fā)明專利]一種用于電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)中的死區(qū)補(bǔ)償方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010620219.3
• 申請(qǐng)日: 2010-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102570873A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王震宇;許連丙;姜銘;張愛(ài)玲;常國(guó)梅;蘭建軍;馬原青;李保來(lái)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中船重工電機(jī)科技股份有限公司;太原理工大學(xué);山西汾西重工有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H02M7/48
• 分類號(hào): H02M7/48;H02M7/5387
• 代理公司: 山西科貝律師事務(wù)所 14106
• 代理人: 張樂(lè)中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)中的死區(qū)補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)

在分析PWM控制的變頻器工作原理時(shí)，都把逆變器中的功率開(kāi)關(guān)器件認(rèn)為是理想開(kāi)關(guān)，也就是認(rèn)為功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通和關(guān)斷是無(wú)延時(shí)的。但實(shí)際情況是，每個(gè)開(kāi)關(guān)器件的通斷都需要一定的時(shí)間，而且關(guān)斷時(shí)間要長(zhǎng)于導(dǎo)通時(shí)間，也就存在同一橋臂中的一個(gè)開(kāi)關(guān)器件還沒(méi)完全關(guān)斷時(shí)另一個(gè)開(kāi)關(guān)器件已經(jīng)導(dǎo)通的情況，使得逆變器上下橋臂直通損壞。因此，在設(shè)計(jì)變頻器時(shí)，為了防止逆變器上下橋臂出現(xiàn)直通現(xiàn)象，通常需要設(shè)置一個(gè)死區(qū)時(shí)間T_d，以延遲開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通。然而死區(qū)時(shí)間的存在顯然會(huì)使變頻器不能完全精確的復(fù)現(xiàn)PWM控制信號(hào)的理想波形，使實(shí)際輸出基波電壓的相位和幅值與理論產(chǎn)生偏差；使電流波形發(fā)生畸變；電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，尤其以低速或輕載運(yùn)行時(shí)更為嚴(yán)重。因此對(duì)死區(qū)的補(bǔ)償問(wèn)題已然成為了變頻調(diào)速系統(tǒng)中必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

目前比較實(shí)用的死區(qū)補(bǔ)償方法是根據(jù)當(dāng)前電流的極性對(duì)下一個(gè)PWM脈沖寬度進(jìn)行修正，這種方法采用霍爾傳感器進(jìn)行電流采樣，得到電流極性，根據(jù)檢測(cè)出的電流極性調(diào)整PWM脈寬，以達(dá)到死區(qū)補(bǔ)償?shù)哪康摹Ｓ捎谠摲椒ú恍枰黾宇~外的硬件電路，而且理論上只要能正確檢測(cè)出三相電流的極性就能夠?qū)λ绤^(qū)效應(yīng)進(jìn)行完全補(bǔ)償，因此在變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)得到了廣泛的應(yīng)用。但該方法需要在每一個(gè)載波周期對(duì)每一個(gè)PWM脈沖寬度進(jìn)行修正，大大增加了CPU的運(yùn)算量，降低了系統(tǒng)的執(zhí)行效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種用于電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)中的死區(qū)補(bǔ)償方法，旨在消除由于大功率電力電子開(kāi)關(guān)器件特性引起的死區(qū)效應(yīng)，顯著改善輸出電流波形的畸變，減小低速時(shí)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)。

本發(fā)明提出的用于電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)中的死區(qū)補(bǔ)償方法包括以下各步驟：

(1)通過(guò)相電流采樣電路采集逆變器三相輸出電流I_A、I_B、I_C，并判斷電流的極性。

(2)根據(jù)當(dāng)前三相電流的極性推出在該載波周期內(nèi)由于死區(qū)效應(yīng)而導(dǎo)致的、與理想情況相比多出來(lái)的死區(qū)時(shí)間T_d長(zhǎng)度的那個(gè)有效空間矢量。

(3)由360°區(qū)間上6個(gè)有效電壓空間矢量之間的位置和大小關(guān)系得出當(dāng)前電壓扇區(qū)里兩個(gè)有效電壓空間矢量與這個(gè)多余電壓空間矢量之間的關(guān)系。

(4)根據(jù)這種關(guān)系對(duì)SVPWM輸出的PWM脈寬進(jìn)行修正。

其中電壓扇區(qū)的劃分如圖2所示，6個(gè)有效的電壓空間矢量把逆變器的一個(gè)工作周期等分為6個(gè)區(qū)域，分別為0-5扇區(qū)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法在每一個(gè)載波周期里只需對(duì)個(gè)別PWM脈沖寬度進(jìn)行修正，而不用像上述方法那樣對(duì)6個(gè)PWM脈沖寬度都進(jìn)行修正，CPU花費(fèi)的時(shí)間也就大大減少了。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的框圖

圖2為基本電壓空間矢量的位置、大小以及電壓扇區(qū)號(hào)

圖3為0扇區(qū)，有效空間矢量100和110作用下的SVPWM(電壓空間矢量脈寬調(diào)制)理想輸出

圖4為1扇區(qū)，有效空間矢量010和110作用下的SVPWM(電壓空間矢量脈寬調(diào)制)理想輸出

圖5為2扇區(qū)，有效空間矢量010和011作用下的SVPWM(電壓空間矢量脈寬調(diào)制)理想輸出

圖6為3扇區(qū)，有效空間矢量001和011作用下的SVPWM(電壓空間矢量脈寬調(diào)制)理想輸出

圖7為4扇區(qū)，有效空間矢量001和101作用下的SVPWM(電壓空間矢量脈寬調(diào)制)理想輸出

圖8為5扇區(qū)，有效空間矢量100和101作用下的SVPWM(電壓空間矢量脈寬調(diào)制)理想輸出

具體實(shí)施方式

為了易于闡述本發(fā)明的具體實(shí)施方式，令上橋臂導(dǎo)通為1，下橋臂導(dǎo)通為0。其中電壓扇區(qū)的劃分如圖2所示，6個(gè)有效的電壓空間矢量把逆變器的一個(gè)工作周期等分為6個(gè)區(qū)域，分別為0-5扇區(qū)。

本發(fā)明的具體實(shí)施步驟如下：

步驟一：通過(guò)電流傳感器對(duì)逆變器三相輸出電流I_A、I_B、I_C進(jìn)行采樣，并判斷三相電流的極性。

步驟二：根據(jù)當(dāng)前三相電流的極性推出在該載波周期內(nèi)由于死區(qū)效應(yīng)而導(dǎo)致的、與理想情況相比多出來(lái)的死區(qū)時(shí)間T_d長(zhǎng)度的那個(gè)有效空間矢量。