[發(fā)明專利]一種變流器功率組件死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011461924.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112737453B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何忠祥;張凡;于林杰;左雋逸;潘劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所）
• 主分類號(hào): H02P21/22
• 分類號(hào): H02P21/22;H02P27/12;H02P6/28
• 代理公司: 武漢凌達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 劉念濤;宋國(guó)榮

本發(fā)明公開(kāi)了一種變流器功率組件死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法，通過(guò)坐標(biāo)變換得到旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系下的電流i_d和i_q,根據(jù)電流給定和求得給定電流的偏差i_{d_err}和i_{q_err}；依據(jù)電流給定幅值大小，選擇i_{d_err}或i_{q_err}作為死區(qū)補(bǔ)償依據(jù)的電流偏差i_err，并對(duì)該電流偏差進(jìn)行FFT分析，確定需要進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)念l點(diǎn)n，得到該頻點(diǎn)諧波對(duì)應(yīng)的電流幅值i_n；以n次諧波幅值i_n最小為目標(biāo)，利用極值搜索算法迭代得到死區(qū)效應(yīng)n次補(bǔ)償電壓的幅值u_n和相位θ_n；根據(jù)死區(qū)補(bǔ)償電流偏差i_err的來(lái)源，將補(bǔ)償電壓u_nsin(nωt+θ_n)作用到該坐標(biāo)系的電壓給定上，進(jìn)而得到最終電壓給定u_d和u_q；最后將電壓給定通過(guò)SVPWM技術(shù)作用到變流器功率組件。本發(fā)明能抑制死區(qū)效應(yīng)對(duì)輸出電壓基頻分量和高頻諧波分量的影響，能有效的解決死區(qū)效應(yīng)過(guò)補(bǔ)償和欠補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變流器功率組件死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法，適用于對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、輸出電流諧波有高性能要求的質(zhì)量變換場(chǎng)所，特別適于逆變電源、船舶和軌道交通電力推進(jìn)等功率電能變換領(lǐng)域。

背景技術(shù)

空間矢量脈寬調(diào)制SVPWM已被廣泛應(yīng)用于變流器電能變換領(lǐng)域，該技術(shù)通過(guò)控制IGBT、SiC等功率開(kāi)關(guān)管的通斷，按照伏秒守恒根據(jù)給定輸出電壓輸出一系列脈沖電壓信號(hào)。在變流器實(shí)際系統(tǒng)中，為防止上下開(kāi)關(guān)管直通短路故障，互補(bǔ)的開(kāi)關(guān)管動(dòng)作需要延時(shí)一段大于開(kāi)關(guān)切換時(shí)間的死區(qū)時(shí)間。死區(qū)時(shí)間會(huì)造成變流器功率組件輸出電壓的給定值與實(shí)際值之間存在誤差，減小輸出電壓基頻分量，增加高頻分量；此外，功率開(kāi)關(guān)管的非理想特性，包括導(dǎo)通壓降、導(dǎo)通和關(guān)斷過(guò)程等，也會(huì)引起變流器功率組件輸出電壓偏差。死區(qū)時(shí)間和功率開(kāi)關(guān)管的非理想特性并稱為死區(qū)效應(yīng)。

為提高變流器輸出性能，針對(duì)功率開(kāi)關(guān)管死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法開(kāi)展研究具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

2018年中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)“一種永磁同步電機(jī)矢量控制SVPWM死區(qū)效應(yīng)在線補(bǔ)償方法”通過(guò)分析死區(qū)效應(yīng)引起的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間和電機(jī)相電壓誤差，利用直軸電流為零的矢量控制算法，提出了基于交軸電流給定和反饋誤差的死區(qū)時(shí)間在線補(bǔ)償方法；中國(guó)發(fā)明專利“基于電流預(yù)測(cè)的適用于永磁電機(jī)控制的死區(qū)補(bǔ)償方法”(CN 111756287 A)通過(guò)預(yù)測(cè)電流進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償，改善了由于數(shù)字控制延遲導(dǎo)致電流過(guò)零點(diǎn)附件補(bǔ)償效果較差的問(wèn)題；中國(guó)發(fā)明專利“一種基于相電流的逆變器死區(qū)補(bǔ)償方法”(CN 111224537 A)通過(guò)測(cè)量功率開(kāi)關(guān)管的死區(qū)時(shí)間、開(kāi)通延遲、關(guān)斷延遲和不同電流下的電壓損失，得到電流和補(bǔ)償量之間的分段函數(shù)表達(dá)式，提高逆變器的線性度和控制性能。

然而，現(xiàn)有的變流器功率組件死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法有以下缺點(diǎn)：

1，現(xiàn)有在線補(bǔ)償算法需要依賴變流器模型或受限于特定控制算法，補(bǔ)償精度受系統(tǒng)電感、電阻等參數(shù)和電流檢測(cè)回路準(zhǔn)確度的影響，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度死區(qū)補(bǔ)償；

2，通過(guò)測(cè)量不同工況下的開(kāi)關(guān)管非理想特性進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ枰~外檢測(cè)設(shè)備，過(guò)程繁瑣，且不可能獲得所有工況下的最優(yōu)補(bǔ)償數(shù)據(jù)，不適于工程應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的是針對(duì)以上問(wèn)題，提出一種簡(jiǎn)單可靠、適于工程應(yīng)用的變流器功率組件死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種變流器功率組件死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法，基于交直軸電流偏差計(jì)算環(huán)節(jié)、死區(qū)補(bǔ)償頻點(diǎn)幅值計(jì)算環(huán)節(jié)、補(bǔ)償電壓幅值相位計(jì)算環(huán)節(jié)、交直軸死區(qū)補(bǔ)償作用環(huán)節(jié)和變流器控制及SVPWM作用環(huán)節(jié)依次連接構(gòu)成的控制系統(tǒng)；步驟為