[發明專利]一種H橋拓撲的死區補償方法

在審

• 申請號: 201810182470.2
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108429448A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 姚佳雨;李小龍;郭文武;舒成維;程進
• 申請（專利權）人: 艾思瑪新能源技術（上海）有限公司蘇州高新區分公司
• 主分類號: H02M1/38
• 分類號: H02M1/38
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛;李萍

本發明的公開了一種H橋拓撲的死區補償方法，在進行死區控制的同時減小了死區控制帶入的奇次諧波的影響，提高了輸出質量。該方法包括如下步驟：A、分析H橋拓撲電路在相應調制方式下的所有工作模式；B、計算H橋拓撲電路處于每個所述工作模式下的平均誤差電壓；C、判斷當前H橋拓撲電路所處為何種工作模式；D、在根據步驟B計算得到的平均誤差電壓中選取對應步驟C判斷出的當前H橋拓撲電路所處工作模式的平均誤差電壓；E、將步驟D選取的平均誤差電壓轉換為PWM占空比補償量疊加到當前H橋拓撲電路的原PWM占空比參考上。

技術領域

本發明并網逆變器領域，具體涉及一種H橋拓撲的死區補償方法。

背景技術

在目前電力轉換和電力驅動行業中，H橋拓撲并網逆變器作為經典拓撲結構被廣泛應用。其中H橋拓撲又包括了經典H4橋、H5橋及多電平H橋等等。例如H5橋拓撲并網逆變器，其如圖1所示，主電路采用單極性SPWM驅動，圖1中，V_bus為直流母線電壓；T₁至T₅為H5拓撲的開關管；VD₁至VD₅分別為開關管的寄生二極管；V_ab為主電路輸出電壓。為了允許無功分量的交換，圖1所示的H5橋拓撲并網逆變器的驅動波形如圖2所示，主要遵循如下三個原則：

(1)、調制波正半周期，T1管恒高，T4管和T5管以SPWM方式調制且嚴格同步；

(2)、調制波負半周期，T3管恒低，T2管和T5管以SPWM方式調制且嚴格同步；

(3)、T1與T2管、T3與T4管嚴格互補。

為防止同一橋臂(T1、T2為一個橋臂，T3、T4為一個橋臂)兩個功率開關管的直通，在PWM控制信號中，必須設定“先斷后通”的PWM開關死區。參考圖1和圖2，令電感電流i_L流向電網為正方向，在采用單極性SPWM調制方式時，當調制波正半周期(即V_ab正半周期)且i_L>0時，i_L流過T1和T4(或者T1和VD3)，為分析方便，忽略二極管和開關管的電流建立時間等，得出此時輸出電壓波形，圖3是流經T3和T4的波形。由圖3可知，誤差電壓V_err＝V_ideal-V_real。圖3中，T4_ideal為T4管忽略死區時的理想狀態PWM控制波形；T4_real為T4管實際PWM控制波形；T3_real為T3管實際PWM控制波形；V_ab__ideal為忽略死區時的理想橋臂輸出電壓；V_ab__real為橋臂實際輸出電壓；V_bus為直流母線電壓；V_err為誤差電壓；t_d為死區時間；T_s為開關周期。

同理可得，當iL<0時，誤差電壓V_err＝-(-V_real)＝V_real-V_ideal。因此，采用等效面積法，周期內誤差電壓平均值為：

其中sign()為符號函數；V_bus為直流母線電壓；t_d為死區時間；T_s為開關周期。

當逆變器運行于單位功率因數時，利用傅里葉級數對進行諧波分解可得：

這種誤差電壓除對輸出電壓產生了基波誤差外，還產生了奇次諧波，所以在PWM控制時，加入死區控制，雖然解決了同一橋臂功率開關管直通損害的問題，但也帶入輸出電壓基波誤差，產生電流奇次諧波，影響了電路輸出質量。

發明內容