双逆变器开关死区导致零序电压的抑制方法
【专利摘要】双逆变器开关死区导致零序电压的抑制方法，属于逆变器控制【技术领域】。本发明是为了解决共直流母线双逆变器开关信号切换时，由于死区时间的加入，导致系统存在零序电压，从而影响系统性能的问题。它建立在采用不产生零序电压开关组合进行SVPWM调制的基础上，所述抑制方法首先通过电压传感器采集双逆变器的三相电压信号，所述三相电压信号为经RC低通滤波后的三相电压信号；然后对三相电压信号进行处理，获得系统零序电压；再根据系统零电压进行死区补偿计算，获得补偿电压矢量，使补偿电压矢量产生的零序电压抵消所述系统零序电压，实现对系统零序电压的抑制。本发明用于抑制双逆变器开关死区导致的零序电压。
【专利说明】双逆变器开关死区导致零序电压的抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及双逆变器开关死区导致零序电压的抑制方法，属于逆变器控制技术领 域。
【背景技术】
[0002] 开放式绕组交流电机的驱动系统采用双逆变器供电，与采用单端供电的星形连接 绕组交流电机的驱动系统相比，开放式绕组交流电机的驱动系统性能得到提升。按照双逆 变器的直流母线是否并联，将双逆变器分为共直流母线双逆变器和隔离直流母线双逆变 器。其中共直流母线双逆变器的母线并联在一起并由一个直流电源供电，具有结构简单的 优势，但由于电机三相绕组电流之和未被钳位到零，使系统存在潜在的零序电压和零序电 流问题。
[0003] 共直流母线双逆变器共有64种开关状态，其中有22个开关状态不产生零序电压， 若仅采用不产生零序电压的开关状态进行SVPWM调制，从理论上将可以完全消除零序电 压。但由于功率管存在一定的开通和关断时间，就要求同一桥臂上的开关信号切换时应插 入死区，以防止直通损坏器件。正是由于死区时间的加入，导致双逆变器系统存在零序电 压，从而引起零序电流，影响系统的性能。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是为了解决共直流母线双逆变器开关信号切换时，由于死区时间的加 入，导致系统存在零序电压，从而影响系统性能的问题，提供了一种双逆变器开关死区导致 零序电压的抑制方法。
[0005] 本发明所述双逆变器开关死区导致零序电压的抑制方法，该抑制方法建立在采用 不产生零序电压开关组合进行SVPWM调制的基础上，所述抑制方法首先通过电压传感器采 集双逆变器的三相电压信号，所述三相电压信号为经RC低通滤波后的三相电压信号；然后 对三相电压信号进行处理，获得系统零序电压；再根据系统零电压进行死区补偿计算，获得 补偿电压矢量，使补偿电压矢量产生的零序电压抵消所述系统零序电压，实现对系统零序 电压的抑制。
[0006] 所述系统零序电压的获得方法为：将电压传感器采集获得的双逆变器的三相电压 信号通过运算放大电路进行求和计算，计算的结果通过模数转换器转换为数字量的系统零 序电压。
[0007] 所述补偿电压矢量的获得方法为：
[0008] 首先对系统零序电压极性取反，获得补偿电压矢量产生的零序电压的极性；
[0009] 然后根据补偿电压矢量产生的零序电压的极性及给定参考电压矢量U*所在的扇 区，确定补偿电压矢量的开关组合；
[0010] 再通过增加具有最大占空比的两路开关信号中的其中一路开关信号的导通时间， 使该路开关信号的导通时间增加为2倍死区时间，从而获得作用时间为2倍死区时间的补 偿电压矢量。
[0011] 在双逆变器输出的电压矢量空间分布图中形成的三个以原点为中心的六边形中， 处于中间的六边形分为I?VI共6个扇区，给定参考电压矢量U*由其所在6个扇区的一 个扇区中的两个边界矢量合成获得。
[0012] 对系统零序电压进行抑制的具体实现方法为：
[0013] 采用扇区判断模块判断给定参考电压矢量U*所在的扇区：将给定参考电压矢量 U*的a轴分量《〖和|3轴分量〃p变换到abc坐标系下：
【权利要求】
1. 一种双逆变器开关死区导致零序电压的抑制方法，该抑制方法建立在采用不产生零 序电压开关组合进行SVPWM调制的基础上，其特征在于，所述抑制方法首先通过电压传感 器采集双逆变器的三相电压信号，所述三相电压信号为经RC低通滤波后的三相电压信号； 然后对三相电压信号进行处理，获得系统零序电压；再根据系统零电压进行死区补偿计算， 获得补偿电压矢量，使补偿电压矢量产生的零序电压抵消所述系统零序电压，实现对系统 零序电压的抑制。
2. 根据权利要求1所述的双逆变器开关死区导致零序电压的抑制方法，其特征在于， 所述系统零序电压的获得方法为：将电压传感器采集获得的双逆变器的三相电压信号通过 运算放大电路进行求和计算，计算的结果通过模数转换器转换为数字量的系统零序电压。
3. 根据权利要求2所述的双逆变器开关死区导致零序电压的抑制方法，其特征在于， 所述补偿电压矢量的获得方法为： 首先对系统零序电压极性取反，获得补偿电压矢量产生的零序电压的极性； 然后根据补偿电压矢量产生的零序电压的极性及给定参考电压矢量U*所在的扇区， 确定补偿电压矢量的开关组合； 再通过增加具有最大占空比的两路开关信号中的其中一路开关信号的导通时间，使该 路开关信号的导通时间增加为2倍死区时间，从而获得作用时间为2倍死区时间的补偿电 压矢量。
4. 根据权利要求3所述的双逆变器开关死区导致零序电压的抑制方法，其特征在于， 在双逆变器输出的电压矢量空间分布图中形成的三个以原点为中心的六边形中，处于中间 的六边形分为I?VI共6个扇区，给定参考电压矢量U*由其所在6个扇区的一个扇区中 的两个边界矢量合成获得。
5. 根据权利要求4所述的双逆变器开关死区导致零序电压的抑制方法，其特征在于， 对系统零序电压进行抑制的具体实现方法为： 采用扇区判断模块（6)判断给定参考电压矢量U*所在的扇区：将给定参考电压矢量 U*的a轴分量<和0轴分量〃#变换到abc坐标系下：
式中为给定参考电压矢量U*的a轴分量，< 给定参考电压矢量U*的b轴分量，< 为给定参考电压矢量U*的c轴分量；
再根据S值，确定给定参考电压矢量U*所在的扇区； 所述S值通过下式获得： S=A+2B+4C； 根据S值查表得到U*的扇区号：
作用时间计算模块（7)用于计算合成给定参考电压矢量U*的两个边界矢量的作用时 间；定义三个中间变量X、Y和Z:
所述两个边界矢量的作用时间1\和T2由上述三个中间变量X、Y和Z中的两个来表示， 1\和T2为按逆时针顺序相邻的两个边界矢量的作用时间； 确定电压矢量及其作用时间模块（8)用于根据扇区判断模块（6)得到的给定参考电压 矢量U*的扇区号，并结合三个中间变量X、Y和Z，确定U*所在扇区的两个边界矢量及该两 个边界矢量的作用时间1\和T2，一个开关周期T内的剩余时间用Ttl来表示，则剩余时间 =T-T1-T2，由零矢量补充；1\和按下表确定：
采用确定开关时序和占空比模块（9)根据给定参考电压矢量U*所在扇区和两个边界 电压矢量的作用时间，确定各路开关信号的开关时序，并计算各路开关信号的占空比： 一、首先定义中间变量如下：
式中Uala2为双逆变器的A相电压、ublb2为双逆变器的B相电压、u。:。2为双逆变器的C相 电压； 设Dcompl为当系统零序电压为正值时具有最大占空比的一路开关信号导通时间的补 偿量，Dcomp2为当系统零序电压为负值时具有最大占空比的一路开关信号导通时间的补偿 量，onlcompl为补偿Dcompl后的导通时间，onlcomp2为补偿Dcomp2后的导通时间，贝Ij: 当uQ>0,Dcompl= 2*TD;否则Dcompl= 0 ; 当uQ〈0,Dcomp2 = 2*TD;否则Dcomp2 = 0 ;onlcompl=T1+T2+0. 5*T0+Dcompl; onlcomp2 =T1+T2+0. 5*T0+Dcomp2 ; 其中TD为开关死区时间；
表中Tal，Tbl，Tel分别对应双逆变器中一个逆变器的三相桥臂的上管导通时间，Ta2,Tb2， 丁。2分别对应双逆变器中另一个逆变器的三相桥臂的上管导通时间； 四、由导通时间Tal，Tbl，Tca，Ta2，Tb2，L2除以开关周期T，获得相应上管的占空比Dal，Dbl， Dci，Da2，Db2，Dc2; PWM产生模块（12)根据占空比Dal，Dbl，Dca,Da2,Db2,De2，获得各路相应的调制波，并与三 角波模块（13)产生的三角载波相比较，在原控制开关信号中插入死区时间后得到相应的 开关信号Si?S12。
6.根据权利要求5所述的双逆变器开关死区导致零序电压的抑制方法，其特征在于， 所述三角载波由DSP的定时器Timerl和Timer3同步增减计数获得，Timerl用于开关信号 Si?S6的调制，Timer3用于开关信号S7?S12的调制。
【文档编号】H02P21/14GK104506071SQ201510030585
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月21日 优先权日:2015年1月21日
【发明者】安群涛, 段建东, 毕恺韬, 孙力 申请人:哈尔滨工业大学