[發明專利]一種三電平逆變器死區補償方法

有效

• 申請號: 201910906591.1
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN110739874B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 徐保榮;王大方;王明玉;李琪;申月磊;萬麗;徐澤緒;于泓;江永倫;王家慧;張文昊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）;中國人民解放軍63966部隊
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M1/12
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 宋立國

1.一種三電平逆變器死區補償方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)對三電平T型逆變器輸出端電壓進行分壓得到0～3V范圍內的電壓；

(2)選用6個高速電壓比較器并分成兩組；兩組電壓比較參考值U_ref1和U_ref2根據表達式(1)設置；配置DSP處理器中ePWM模塊兩個計數比較器使ADC模塊可以在一個調制周期內觸發兩次電壓采樣的數模轉換以及觸發CAP模塊的兩次邊沿捕捉；兩次觸發時間設置為調制周期的起始時刻和中間時刻；

(3)配置DSP處理器中3個CAP模塊采集6個高速電壓比較器的上升沿和下降沿輸出端電壓；高速電壓比較器的輸入為步驟(1)中分壓后逆變器三相輸出端電壓和設置的參考電壓；配置DSP處理器ADC模塊中4個通道采集步驟(1)中分壓后的三電平逆變器三相端電壓和逆變器中點電位電壓；根據步驟(2)一個調制周期內兩次觸發的設置可以在一個調制周期內獲得兩組占空比信號和電壓信號；

(4)將三電平逆變器電壓矢量圖劃分為6個扇區，其中-30度到+30度為第1扇區之后每隔60度為一個扇區；利用最近三矢量脈寬調制(NTV-PWM)一個周期內端電壓只在0～U_dc或者U_dc～2U_dc范圍的特性對步驟(3)獲得的兩組占空比進行篩選，規則為：

以A相為例解釋上表為：當A相電壓矢量處于扇區6，1和2時、選用以U_ref1為參考電壓的占空比，當A相電壓矢量處于扇區3，4和5時、選用以U_ref2為參考電壓的占空比；對步驟(3)獲得的兩組電壓信號進行篩選，規則如下：

以A相為例解釋上表為：當A相電壓矢量處于扇區6，1和2時、選用觸發時間為一個調制周期起始時刻采樣得到的三相端電壓信號，當A相電壓矢量處于扇區3，4和5時、選用觸發時間為一個調制周期中間時刻采樣得到的三相端電壓信號；兩組電壓信號篩選之后得到三相輸出端電壓中等電位；

(5)利用步驟(4)得到的占空比乘以一個調制周期的時間，即是一相端電壓高電平持續時間，按照表達式(2)計算補償時間；利用步驟(4)得到的三相輸出端電壓中等電位，按照表達式(3)計算逆變器中點電位與輸出端電壓的中等電位之間差值，進而用于判斷電流極性；差值大于0時，電流為正；差值小于0時，電流為負；

(6)考慮中點電位波動因素對三電平逆變器輸出畸變影響的前提下，按照表達式(4)和(5)分情況計算三相補償電壓；

(7)將步驟(6)計算得到的三相補償電壓進行Clarke變換，得到兩相靜止坐標系下的補償電壓；

(8)將步驟(7)計算得到的兩相靜止坐標系下的補償電壓加到兩相靜止坐標系下三電平逆變器的目標電壓中得到補償后的目標電壓；

(9)以步驟(8)得到的補償后的目標電壓為輸入，執行最近三矢量脈寬調制策略(NTV-PWM)即可完成三電平逆變器死區效應補償；同時可以得到下一個開關周期三相占空比；

(10)只要電機電壓頻率不變，就重復執行步驟(6)-(9)；

(11)當電機電壓頻率變化時，需要執行步驟(4)-(9)；

第(2)步中參考電壓U_ref1和U_ref2的表達式(1)為：

式中：U_dc為直流母線電壓的1/2；

步驟(5)所述的表達式(2)為：

T_c＝T^*-T (2)

式中：T_c為補償時間；T^*為一相輸出端電壓高電平理論持續時間，可以由程序給出；T為該相輸出端電壓高電平實際持續時間；如當T_c為A相補償時間時，T^*_A為A相輸出端電壓高電平理論持續時間，T_A為A相輸出端電壓高電平實際持續時間；

步驟(5)所述的表達式(3)為：

U_d＝U_np-U_XO (3)

式中：U_d為差值電壓；U_np為三電平逆變器中點電位；U_XO為一相輸出端電壓中等電位，X可以為A，B或者C；

步驟(6)所述的表達式(4)、(5)為：

當輸出端電壓u處于區間U_dc～2U_dc時，補償電壓為

當輸出端電壓u處于區間0～U_dc時，補償電壓為

式中：U_D為二極管導通壓降；U_F為IGBT正向導通壓降；T_c為補償時間；T_PWM為一個PWM周期的時間長度，本設計中采用100μs；

其中

式中：u為逆變器輸出端電壓；i_A為A相電流；

表達式(4)、(5)、(6)都是以A相為例，對于B相和C相的補償電壓表達式只需將下角標為A的變量換成下角標為B和C的變量即可。