[實用新型]一種有源死區補償電路

有效

• 申請號: 201220237577.0
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN202586795U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 張黎明;林杰
• 申請（專利權）人: 武漢永力電源技術有限公司
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本實用新型屬于電能變換裝置的直流-交流逆變器領域，具體涉及一種有源死區補償電路及其控制方法。

背景技術

伴隨計算機的應用及信息技術的飛速發展，人們越來越重視交流供電的質量，為保證計算機等設備安全可靠的工作，對供電電壓的穩定度及電壓的諧波都提出了較高的要求。時至今日，人們對高質量的供電要求已無處不在了，已廣泛深入到各行各業的眾多環節，諸如通信、金融、半導體工業，科研及國防等領域，都離不開高質量的供電。為適應對高質量的供電要求，對中、大功率的直流-交流逆變設備的需求也越來越大，而且逆變器單機的功率也越來越大，從數百瓦到數千瓦，直到目前的數十千瓦數百千瓦。大部分中大輸出功率的逆變電源均采用半橋結構的輸出電路，在SPWM的調制規則下，該結構電路的上管及下管交替互補導通，由其中點輸出經SPWM調制的高頻脈沖，濾波后得到所需的正弦電壓。隨著單機的功率越來越大，所采用的功率電子開關的功率級別也越來越大。而功率越大的器件其導通及關斷的速度就越慢，所需的時間也就越來越長。因為半橋結構的輸出電路在SPWM的調制規則下，其上管及下管是交替互補導通的，如果對控制信號不作處理，就用上述控制信號去控制半橋電路的上、下管，必然會由于上、下管開關速度的原因，造成上、下管有一段時間同時導通，其產生結果是：輕則使開關管發熱嚴重整機效率低下，重則導致機內高壓直流母線短路，大功率開關管燒毀。

為確保半橋結構的輸出電路的工作安全，確保半橋的上管及下管不同時導通，人們通常會在上、下管導通區之間插入一個死區，在死區中令上下管都不導通，從而保證該結構電路的工作安全。僅從安全的角度看，插入的死區是十分有效的，插入的死區越大越安全，但死區的插入也帶來了某些負面的影響。當工作頻率一定時，插入的死區越大，其輸出的波形失真就越大，這與要求高質量的交流電源是相矛盾的。如何既確保電路工作安全，又使得輸出的波形失真最小，是逆變電源必須要解決的問題。

一般情況下，死區的形成通過將由SPWM調制器輸出的控制信號脈沖，去掉前沿一塊來形成。且由于死區時間是因為功率管的開關速度不夠快，為保證功率管的工作安全而設置的，其時長是固定的。在原SPWM的控制信號脈沖上，等時長的減掉一塊，這就破壞了原控制脈沖信號所包含的信息，產生諧波失真也是必然的了。因為插入死區而帶來的不利結果，在某些數字調制方案的電路中，影響可能會更大一些，諸如那些對控制信號的相對位置要求更高的調制電路。

在沒有補償的條件下，以控制信號為模擬調制的SPWM的調制器為例，令逆變電路的直流母線工作電壓為正、負395V，工作頻率為12.15kHZ，死區時間為2.44μs，輸出為4000W，其輸出電壓波形圖見圖4，由圖4可見其輸出電壓波形有明顯的失真，其輸出電壓總諧波失真（THD）圖見圖5，輸出電壓總諧波失真（THD）為2.7%左右，其諧波頻譜圖見圖6。由以上圖可見，設置了死區后，輸出的電壓波形有了明顯的失真，高次諧波成分有所增加，且當工作頻率不變時，死區越大失真就越大。

實用新型內容

本實用新型的目的是提出一種有源死區補償電路，在確保逆變器半橋結構輸出電路的上下管工作安全的條件下，通過對死區進行補償，使得該電路的輸出諧波失真大為減小，令死區的設置與輸出波形的失真這對矛盾得到很好的解決。

一種有源死區補償電路，其連接于基于半橋輸出電路的直流-交流逆變器中，該補償電路包括第一諧振電容C₁、第二諧振電容C₂和輔助諧振回路，所述第一、二諧振電容C₁、C₂分別并聯于半橋輸出電路的上、下管，所述輔助諧振回路的一端與半橋輸出電路的中點相連，另一端與半橋輸出電路的正、負電源的中點即地相連；

半橋輸出電路的上管關斷時刻往前計時預定時段，利用半橋輸出電路的上管及正電源對所述輔助諧振回路預儲能直到上管關斷，上管關斷后所述輔助諧振回路因預儲能產生的諧振電流同時對第一諧振電容C₁充電和第二諧振電容C₂放電，直到與半橋輸出電路的下管反向并聯的二極管導通；半橋輸出電路的下管關斷時刻往前計時預定時段，利用半橋輸出電路的下管及負電源對所述輔助諧振回路預儲能直到下管關斷，下管關斷后所述輔助諧振回路因預儲能產生的諧振電流同時對第二諧振電容C₂充電和第一諧振電容C₁放電，直到與半橋輸出電路的上管反向并聯的二極管導通。