专利名称：双极性spwm调制方式的自适应死区补偿方法
技术领域：
本发明涉及一种双极性SPWM调制方式的自适应死区补偿方法。
背景技术：
在桥式电路中，使用双极性SPWM调制方式时，为了避免同一桥臂开关直通，通常会在同一桥臂的驱动脉冲中留出死区，这样就会造成开关管的占空比丢失，使得输出波形的THD较大，由于在数字控制的双极性SPWM调制方式中，同一桥臂的上下开关管的死区产生方式实际上是通过将每个驱动的上升沿延迟实现的，所以通常死区补偿是通过增大主开关管的驱动脉冲宽度来实现的，通常死区补偿方法不能准确定位这两段不需要死区补偿的时间，并且随着功率的变化也会有较大的变动，导致补偿位置不准确，补偿效果很不理想。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种双极性SPWM调制方式的自适应死区补偿方法。为解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案
一种双极性SPWM调制方式的自适应死区补偿方法，其特殊之处在于首先逆变器的一侧通过取峰值电路将电感电流的上下包络线的信号采集到送入DSP控制器，再通过以下步骤实现自适应死区补偿，其中与载波相比较的调制信号的数字量为CMP，同一桥臂的上下管的死区时间为deadtime
(1)、当电感电流的上包络线大于0、下包络线也大于0时电感电流波形为正，由于死区造成主管的占空比丢失，因此需要加入死区补偿，令CMP=CMP+deadtime/2，则可以实现死区的完全补偿；
(2)、当电感电流的上包络线大于0、下包络线小于0时此时电感电流正向过零，主管的占空比丢失并对波形并无影响，不需要死区补偿，CMP=CMP ；
(3)、当电感电流的上包络线小于0、下包络线大于0时电感电流正向过零，主管的占空比丢失并对波形并无影响，不需要死区补偿，CMP=CMP ；
(4)、当电感电流上包络线小于0、下包络线也小于0时此时电感电流波形为负，死区补偿方式为CMP=CMP- deadtime/2，则可以实现死区的完全补偿。上述的CMP增加deadtime/2时，那么在载波的下降沿驱动信号提前deadtime/2 时间反转，在载波的上升沿延迟deadtime/2时间翻转，这样驱动信号就增加了 deadtime的时间。上述的取峰值电路采用取正峰值电路和取负峰值电路。上述的取正峰值电路为电感电流込经过采样电路按比例缩小后通过二极管D1、电阻R1分两路输出一路经电阻&、直流电源V1、电容C1与放大电路连接，另一路与放大电路连接，放大电路还原后的信号低通滤波器LPF滤波后得到信号V1LP1。上述的取负峰值电路为电感电流込经过采样电路按比例缩小后通过二极管D2、电阻R3分两路输出一路经电阻R3、直流电源\、电容C2与放大电路连接，另一路与放大电路连接，放大电路还原后的信号低通滤波器LPF滤波后得到信号V1LV1。与现有技术相比，本发明在增加简单的硬件电路基础上，通过自动找到是否需要死区补偿的界限，来实时调整死区补偿的位置，能在任何功率下都可以达到理想的死区补偿效果的方法。
图1为SPWM死区产生的示意图； 图2为死区补偿分界线图3为本发明的取正峰值电路； 图4为本发明的取负峰值电路； 图5为本发明的取峰值电路与系统电路连接框图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。参见图1，由于在数字控制的双极性SPWM调制方式中，同一桥臂的上下开关管的死区产生方式实际上是通过将每个驱动的上升沿延迟实现的，所以通常死区补偿是通过增大主开关管的驱动脉冲宽度来实现的。参见图2，在双极性的SPWM调制方式中，并不是在整个正弦波的周期内都需要死区补偿的，在过零处附近的一段时间内(主控管导通前、电感电流反相续流还未结束)，是不需要死区补偿的，而这段时间的长短和滤波电感的大小以及电流的大小有关，通常死区补偿方法不能准确定位这两段不需要死区补偿的时间，并且随着功率的变化也会有较大的变动，导致补偿位置不准确，补偿效果很不理想。现定义，与载波相比较的调制信号的数字量为CMP，同一桥臂的上下管的死区时间为 deadtime。分析电流波形以及需要加入死区补偿的位置可以得到，在电感电流波形的上下包络线全部大于0或者全部小于0的时候是需要加入死区的补偿的位置，而电感电流波形的上下包络线一个大于0另一个小于0的时候是不需要死区补偿的，因此，对电感电流做一个取峰值电路(上峰值和下峰值)，例如图3，将电感电流的上下包络线的正负信号送入DSP 中，根据这两个信号就可以实现双极性SPWM的自适应死区补偿。具体实现步骤如下
(1)、当电感电流的上包络线大于0、下包络线也大于0时此时电感电流波形为正，根据分析知道由于死区造成主管的占空比丢失，因此需要加入死区补偿，这时，令 CMP=CMP+deadtime/2,则可以实现死区的完全补偿；
(2)、当电感电流的上包络线大于0、下包络线小于0时此时电感电流正向过零， 根据分析此时主管的占空比丢失并对波形并无影响，所以这段时间内不需要死区补偿， CMP=CMP ；
(3)、当电感电流的上包络线小于0、下包络线大于0时同样也不需要死区补偿；
(4)、当电感电流上包络线小于0、下包络线也小于0时此时电感电流波形为负，此时死区补偿方式为CMP=CMP- deadtime/2，则可以实现死区的完全补偿。
由于调制波会与载波的上升沿以及下降沿均相交，所以当CMP增加deadtime/2 时，那么在载波的下降沿驱动信号提前deadtime/2时间反转，在载波的上升沿延迟 deadtime/2时间翻转，这样驱动信号就刚好增加了 deadtime的时间。为了避免在分界线处突然加入死区补偿引起的波形振荡，可以将死区补偿的数字量分几个开关周期渐渐加进去。上述的取峰值电路采用取正峰值电路和取负峰值电路。取正峰值电路能够得到输入信号(即图2中所示的电感电流)的上包络线，同样，取负峰值电路能够得到输入信号的下包络线。例如图3和图4所示的电路，即为一种常用的取正峰值电路和取负峰值电路。在图3中，电感电流込经过采样电路以一定比例(图3中的k)缩小后后通过二极管D1向电容C1充电，由于有二极管的阻挡，一旦输入的L大于电容C1的电压就会向电容C1充电，电容C1的电压只能通过电阻&放电，其中&与C1并联，可以适当选取&的阻值，比如&=100k，使得电容C2的电压放电时候既不会太快也不会太慢。 其中V1是为了在L的负半波时为了使电容放电更快，其大小应该至少大于l·信号的最大值。从Cl出来的信号通过模块Ι/k还原比例，然后通过一个低通滤波器LPF滤波后得到信号 VlLPl。参见图4为取负峰值电路，电感电流信号通过采样比例k缩小后，经过二极管D2和电阻R3为电容C2充电，其中R4为电容C2的放电回路电阻，与C2并联，之后经过Ι/k将信号还原，然后经过低通滤波器LPF滤波后得到VlLVl。参见图5，将电感电流采样后分别送给取正峰值电路和取负峰值电路，将得到的信号送入DSP控制器。
权利要求
1.一种双极性SPWM调制方式的自适应死区补偿方法，其特征在于首先逆变器的一侧通过取峰值电路将电感电流的上下包络线的信号采集到送入DSP控制器，再通过以下步骤实现自适应死区补偿，其中与载波相比较的调制信号的数字量为CMP，同一桥臂的上下管的死区时间为deadtime (1)、当电感电流的上包络线大于0、下包络线也大于0时电感电流波形为正，由于死区造成主管的占空比丢失，因此需要加入死区补偿，令CMP=CMP+deadtime/2，则可以实现死区的完全补偿；(2)、当电感电流的上包络线大于0、下包络线小于0时此时电感电流正向过零，主管的占空比丢失并对波形并无影响，不需要死区补偿，CMP=CMP ；(3)、当电感电流的上包络线小于0、下包络线大于0时电感电流正向过零，主管的占空比丢失并对波形并无影响，不需要死区补偿，CMP=CMP ；(4)、当电感电流上包络线小于0、下包络线也小于0时此时电感电流波形为负，死区补偿方式为CMP=CMP- deadtime/2，则可以实现死区的完全补偿。
2.根据权利要求1所述的双极性SPWM调制方式的自适应死区补偿方法，其特征在于 所述的CMP增加deadtime/2时，那么在载波的下降沿驱动信号提前deadtime/2时间反转， 在载波的上升沿延迟deadtime/2时间翻转，这样驱动信号就增加了 deadtime的时间。
3.根据权利要求1或2所述的双极性SPWM调制方式的自适应死区补偿方法，其特征在于所述的取峰值电路采用取正峰值电路和取负峰值电路。
4.根据权利要求3所述的双极性SPWM调制方式的自适应死区补偿方法，其特征在于 所述的取正峰值电路为电感电流l·经过采样电路按比例缩小后通过二极管D1、电阻队分两路输出一路经电阻R2、直流电源V1、电容C1与放大电路连接，另一路与放大电路连接，放大电路还原后的信号低通滤波器LPF滤波后得到信号V1LP1。
5.根据权利要求3所述的双极性SPWM调制方式的自适应死区补偿方法，其特征在于 所述的取负峰值电路为电感电流l·经过采样电路按比例缩小后通过二极管D2、电阻民分两路输出一路经电阻民、直流电源V2、电容C2与放大电路连接，另一路与放大电路连接，放大电路还原后的信号低通滤波器LPF滤波后得到信号VlLVl。
全文摘要
本发明涉及一种双极性SPWM调制方式的自适应死区补偿方法。通常死区补偿方法不能准确定位这两段不需要死区补偿的时间，并且随着功率的变化也会有较大的变动，导致补偿位置不准确，补偿效果很不理想。本发明逆变器的一侧通过取峰值电路将电感电流的上下包络线的信号采集到送入DSP控制器，再通过以下步骤实现自适应死区补偿，其中与载波相比较的调制信号的数字量为CMP，同一桥臂的上下管的死区时间为deadtime，根据电感电流的上包络线和下包络线的值判断是否进行死区补偿。本发明在增加简单的硬件电路基础上，通过自动找到是否需要死区补偿的界限，来实时调整死区补偿的位置，能在任何功率下都可以达到理想的死区补偿效果的方法。
文档编号H02M7/5387GK102522912SQ20121000268
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者倪嘉, 郭英, 陈桥梁 申请人:西安龙腾新能源科技发展有限公司