[發明專利]基于調制波修正的三電平逆變器死區補償算法

無效

• 申請號: 201210191206.8
• 申請日: 2012-06-11
• 公開（公告）號: CN102882413A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 王付勝;張興;張衛義;李飛;劉淳;劉芳
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M1/088
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及死區補償算法領域，具體涉及一種基于調制波修正的三電平逆變器死區補償算法，特別適合基于電力電子變流技術和計算機控制技術相結合的光伏并網發電、風力發電等能量變換系統中變流器的死區補償。

背景技術

功率器件存在開關延時，若同一橋臂一個器件需要關斷而未關斷，與之互補的器件導通，則會造成直通，燒壞器件。為防止逆變器直通，需要對互補的觸發信號加入死區。在死區時間內，期望的PWM脈沖前沿或后沿會疊加或減少死區時間對應的寬度，導致輸出電壓和電流波形畸變，幅值降低，低頻諧波增加，占比重最大的是5次和7次諧波，死區時間占開關周期的比例和調制度會影響畸變程度。

目前死區補償方法有通過判斷調制波正負和電流方向，對一個三角波周期對應的調制波進行整體調整，雖然能達到一定的補償效果，但是也會造成輸出波形半個死區時間的延時。有的補償方法是基于脈沖的死區補償，通過添加硬件設備檢測開關器件的導通時刻，通過修改導通時間進行死區補償，這種補償方式不會對輸出造成延時，但是增加了系統成本，同時可靠性也將降低。

發明內容

本發明的要解決的問題是針對目前三電平變流器死區補償方法的缺陷提出一種基于調制波修正的三電平逆變器死區補償算法。

本發明采用的技術方案是：

基于調制波修正的三電平逆變器死區補償算法，包括有三電平逆變器，所述的三電平逆變器為二極管鉗位型三電平逆變器，二極管鉗位型三電平逆變器包括有三個并聯的三電平橋臂，其特征在于，具體算法包括以下步驟：

（1）判斷調制波正負、橋臂電流方向、一個開關周期三角載波是上升沿還是下降沿；

（2）通過步驟（1）中的三個影響因數的不同狀態對調制波進行相應的調整；

假設電流流出三電平逆變器方向為正反向，死區時間為T_d，開關頻率為f_c，調制波為u_r，死區補償對應的調制波修正量為Δu_r，Δu_r=2T_df_c；

1)當調制波大于零、電流大于零、正半軸三角波下降沿時，將調制波加上調制波修正量Δu_r，即修正后調制波為u_r+Δu_r；

2)當調制波大于零、電流小于零、正半軸三角波上升沿時，將調制波減去調制波修正量Δu_r，即修正后調制波為u_r-Δu_r；

3)當調制波小于零、電流大于零、負半軸三角波下降沿時，將調制波加上調制波修正量Δu_r，即修正后調制波為u_r+Δu_r；

4)當調制波小于零、電流小于零、負半軸三角波上升沿時，將調制波減去調制波修正量Δu_r，即修正后調制波為u_r-Δu_r；

（3）修正后的調制波與三角波比較得到PWM開關序列，加入死區時間T_d后就得到補償后的開關管驅動信號。

本發明的有益效果在于：

本發明的算法能夠對死區效應進行實時準確地補償，不僅能夠有效地降低5次和7次諧波，防止電壓和電流波形畸變，而且不會造成輸出波形的延時，不需要添加專門硬件檢測裝置，降低了成本，同時系統的可靠性和準確性也能得到保證。

附圖說明：

圖1是二極管鉗位型三電平逆變器的一個橋壁的電路拓撲結構示意圖。

圖2是0和1狀態之間切換時的死區效應及補償示意圖。

圖3是0和-1狀態之間切換時的死區效應及補償示意圖。

圖4是死區效應對輸出電流波形和相電壓基波的影響示意圖。

圖5是三電平雙載波同向載波發波方式示意圖。

圖6是三電平雙載波反向載波發波方式示意圖。

圖7是一種基于調制波修正的三電平死區補償算法示意圖。

圖8是同向載波不加死區補償和加補償時的A相輸出電流波形及FFT分析示意圖。

圖9是反向載波不加死區補償和加補償時的A相輸出電流波形及FFT分析示意圖。

具體實施方式

下面說明結合說明書附圖進行分析：