变频器的死区补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电气传动技术，更具体地说，涉及变频器的控制技术。
【背景技术】
[0002] 变频器是电气传动技术中的一个关键部件，变频器在实际的使用过程中存在死区 时间。死区时间的存在不仅使输出电压降低、电流波形失真、电机转矩脉动，更严重的是它 将引起电机振荡。如何对死区效应进行有效补偿，已成为高性能驱动系统中必须解决的关 键课题。
[0003] 现有死区补偿的基本方法主要是电压反馈或电流反馈，多存在时间上的滞后，在 补偿死区时间引起的电压偏差不具有瞬时性，补偿的值是经过平均值计算之后的，存在一 定的误差，实时性较差。
[0004] 例如，申请号为CN200910214150. 1，题为"一种用于变频器上的死区补偿方法"的 专利申请掲示了一种用于变频器上的死区补偿方法。一种用于变频器上的死区补偿方法， 变频器采用的电压信号为二相静止坐标系电压信号，所述方法包括：（1)把二相静止坐标 系电流Ia、I目转变为H相静止坐标系电流IA、IB、1C; (2)分别对H相电压中的各相电压 根据电流方向进行死区补偿；（3)对补偿后的电压，从H相静止坐标系电流IA、IB、1C转变 为二相静止坐标系电流Ia、I目。
[0005] 申请号为CN201010566483. 3,题为"一种基于DSP控制器的死区补偿方法"的专 利申请掲示了一种基于DSP控制器的死区补偿方法，其包括；首先对DSP芯片进行配置，使 得周期中断中计算的比较值在定时器回零后起作用，而在下溢中断计算的比较值在定时器 达到周期值后起作用；然后判断相电流的方向，并计算理想驱动波形的开通点tl和关断点 t2 ;最后根据相电流的方向对比较寄存器进行移位处理。
[0006] 申请号为CN201010520458. 1，题为"一种通用变频器死区补偿方法"的专利申请掲 示了一种通用变频器死区补偿方法，该方法包括如下步骤；（1)采集电机的H相电流信号 IU、IV、IW并采用硬件滤波和送入数字信号处理器中进行数字滤波；（2)根据所检测电流的 大小及正负对补偿的大小进行线性处理，即当一相电流为正向时，对应该相电流逆变桥的 上桥臂化的开通时间相应地增加一个死区时间，而对应该相电流逆变桥的下桥臂Qy的开 通时间相应地减少一个死区时间；当该相电流为负向时，对应该相电流逆变桥的上桥臂化 的开通时间相应地减少一个死区时间，而对应该相电流逆变桥的下桥臂Qy的开通时间相 应地增加一个死区时间。
[0007] 上述的几种补偿方式中，均存补偿不具有瞬时性和补偿值是基于平均值因而存在 误差的缺陷。
【发明内容】
[0008] 本发明旨在提出一种基于最大值一中间值一最小值的死区补偿方法，免去复杂的 计算，W提高补偿的实时性。
[0009] 根据本发明的一实施例，提出一种变频器的死区补偿方法，包括如下的步骤：
[0010] 开关切换时间设置步骤，依据H相逆变电路中的开关管的导通或者关断状态，在 一个采样周期中设置数个开关切换时间，该数个开关切换时间结合开关管的开关延时和死 区延时；
[0011] 电压图获取步骤，根据开关切换时间、直流母线电压、W及H相逆变电路中开关管 和二极管的压降得到电压图，电压图中，在每一个开关切换时间中电压为定值；
[0012] 电压计算步骤，根据开关切换时间和开关切换时间中电压的定值计算得到电压的 最大值、中间值和最小值；
[0013] 开关切换时间计算步骤，根据电压图、最大值、中间值和最小值，在根据实际采样 周期中确定每一个开关切换时间的实际时间。
[0014] 在一个实施例中，电压图获取步骤中，电压图中在每一个开关切换时间中电压为 定值，该定值为W下之一 ；±v〇r、±v〇2'或者0,其中v〇r为修正母线电压vdc'的1/3， V〇2'为修正母线电压Vdc'的2/3,所述修正母线电压Vdc'是基于直流母线电压Vdc的修 正电压，对由于开关管和二极管的压降进行修正。
[0015] 在一个实施例中，最大值、中间值和最小值的计算方法为；各个开关切换时间中电 压的定值的加权平均值。
[0016] 在一个实施例中，一个采样周期包括两个对称的子周期，每一个子周期中的开关 切换时间互相对称，两个子周期中中间相的电流极性相反。
[0017] 在一个实施例中，开关管的开关延时包括上升延时和下降延时。
[0018] 在一个实施例中，H相逆变电路包括六个开关管W及对应的六个二极管。
[0019] 在一个实施例中，数个开关切换时间包括；零电压矢量时间TO、第一非零电压矢 量时间T1和第二非零电压矢量时间T2。
[0020] 零电压矢量时间TO期间，所有的六个开关管全部导通或者全部关断。
[0021] 第一非零电压矢量时间T1期间，两个开关管导通，四个开关管关断。
[0022] 第二非零电压矢量时间T2期间，四个开关管导通，两个开关管关断。
[0023] 本发明的变频器的死区补偿方法直接应用电压的最大值、中间值和最小值对死区 时间进行补偿，避免了复杂的算法，使得补偿更加及时精确，能有效补偿由于死区时间引起 的输出电压偏差，改善输出电压的波形，提高电压利用率，减少输出谐波含量，适用于H相 电压源逆变电路中。
【附图说明】
[0024] 本发明上述的W及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述 而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
[0025] 图1掲示应用本发明的方法的变频器中的H相逆变电路的电路图。
[0026] 图2掲示了H相电压的波形图。
[0027] 图3掲示了理想状态下的电压图，其中不包括开关管的开关延时和死区延时，图3 所示为一个采样周期。
[0028] 图4掲示了根据本发明的一实施例的电压图，其中包括了开关管的开关延时和死 区延时，图4所示为中间相电流极性为正的子周期。
[0029] 图5掲示了根据本发明的一实施例的电压图，其中包括了开关管的开关延时和死 区延时，图5所示为中间相电流极性为负的子周期。
[0030] 图6掲示了根据本发明的一实施例的逻辑示意图。
【具体实施方式】
[0031] 对死区时间进行补偿的基本原理是基于电流的极性和电压的偏差。传统技术中， 电压的偏差是根据电压的平均值进行计算，偏差的电压被平均到整个周期中，然后再添加 到矢量上来产生控制电压进行补偿，一般需要转化为dq坐标系中的补偿电压。如此操作的 计算量较大，算法复杂，从而造成响应速度较慢，无法做到实时补偿。
[0032] 本方法提出一种基于电压的最大值-中间值-最小值，根据电压的最大值-中间 值-最小值和相电流的极性来直接补偿输出电压偏差的方法。该方法根据电流的极性分析 实际开关电压的间隔误差，开关电压的间隔误差是由死区时间和口极驱动的延时导致的。 为了对电压偏差进行适当的补偿，H相逆变电路的控制电压在每个采样周期内分为最大 值、中间值和最小值。PWM的间隔由最大最小控制电压作为一个零电压开关间隔和两个有效 电压的开关间隔时间决定的。偏差电压由中间电压一相的电流极性和由电流极性而定的某 一有效的电压开关间隔。开关的切换间隔是由零电压和所补偿的有效电压的间隔两者相加 得到。
[0033] 根据本发明的一实施例，该变频器的死区补偿方法包括如下的步骤：
[0034] 开关切换时间设置步骤，依据H相逆变电路中的开关管的导通或者关断状态，在 一个采样周期中设置数个开关切换时间，该数个开关切换时间结合开关管的开关延时和死 区延时。一个采样周期包括两个对称的子周期，每一个子周期中的开关切换时间互相对称， 两个子周期中中间相的电流极性相反。