三相逆变器的死区补偿方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力控制技术，尤其设及一种=相逆变器的死区补偿方法及装置，属 于电力电子技术领域。
【背景技术】
[0002] 空间矢量脉宽调制技术广泛的应用于永磁同步电机控制领域，其中逆变器是脉宽 调制的关键元器件，逆变器输出波形的好坏直接影响了永磁同步电机运行性能。在工业应 用场合，由于逆变器开关管的信号存储效应存在一定的关断延时，为了防止逆变器同一桥 臂发生短路将电子器件烧坏，同一桥臂中的一个电子器件必须完全关断后，另一个电子器 件才可开通，为此必须在逆变器开关管的开通和关断信号之间加入一定的死区时间。由于 死区时间的加入，逆变器实际输出信号与理想信号之间存在一定的偏差，而该个偏差会产 生死区效应。死区效应会导致逆变器输出波形产生崎变、输出电压基波分量减小W及零电 流错位现象。在低频W及高载波频率时，会使电机电磁转矩发生较大脉动，严重地影响了系 统的运行性能。因此对逆变器的死区时间补偿十分必要。
[0003] 为了补偿死区效应造成的输出电压误差，目前已经提出了各种死区补偿方法。总 体上来说可W分为两类：离线的死区补偿策略和在线的死区补偿策略。其中离线的死区补 偿策略简单易行，但是需要检测电感电流极性，如果对电流过零点判断不够准确反而会导 致误补偿。在线的死区补偿方法，不需要检测电感电流极性，但却需要实时监测数据，并返 回处理器进行计算，增加了处理器的负担，同时增加了系统复杂性，不易于实施。
[0004] 目前一般采用离线的死区补偿，尽管很多补偿方法能够取得不错的补偿效果，但 在低速轻载的场合，经常会发生零电流错位现象，使输出电流产生崎变，同时电流在零点附 近存在模糊性，准确的零点检测很困难，从而导致死区补偿精确度降低。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种=相逆变器的死区补偿方法及装置，可W有效提高电感电流极性 判断的准确性，从而有效避免因电感电流极性判断不准确导致的误补偿，提高死区补偿精 确度。
[0006] 本发明提供的=相逆变器的死区补偿方法，包括：检测逆变器各双桥臂中点电压， 确定各双桥臂中点对应的相电压状态；根据相电压状态确定所述相的电感电流极性；根据 所述相的电感电流极性进行死区补偿。
[0007] 本发明还提供一种=相逆变器的死区补偿装置，可W用于实现上述的死区补偿方 法，该装置包括：检测单元，用于检测逆变器各双桥臂中点电压，确定各双桥臂中点对应的 相电压状态；确定单元，用于根据相电压状态确定所述相的电感电流极性；补偿单元，用于 根据所述相的电感电流极性进行死区补偿。
[000引基于上述，本发明提供的=相逆变器的死区补偿方法及装置，通过检测双桥臂中 点输出电压的状态，即双桥臂中点对应的相电压状态，根据相电压状态来判断该相对应的 电感电流极性，然后根据该相的电感电流极性对该相进行死区补偿。可w有效提高电感电 流极性判断的准确性，从而有效避免因电感电流极性判断不准确导致的误补偿，提高死区 补偿精确度。同时，该方法不再直接检测电感电流，因此不会受零电流错位现象的影响，无 需使用精度较高的电流传感器，减少设计成本。
【附图说明】
[0009] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 W根据该些附图获得其他的附图。
[0010] 图1为本发明实施例中S相逆变器的主电路图；
[0011] 图2A为本发明实施例中=相逆变器电感电流为正时的控制信号和开关中点的输 出波形；
[0012] 图2B为本发明实施例中S相逆变器电感电流为负时的控制信号和开关中点的输 出波形；
[0013] 图3为本发明实施例提供的一种=相逆变器的死区补偿方法流程图；
[0014] 图4为本发明实施例提供的另一种=相逆变器的死区补偿方法流程图；
[0015] 图5A为本发明实施例中=相逆变器电感电流为正时进行死区补偿后的控制信号 和开关中点的输出波形；
[0016] 图5B为本发明实施例中S相逆变器电感电流为负时进行死区补偿后的控制信号 和开关中点的输出波形；
[0017] 图6为本发明实施例提供的一种=相逆变器的死区补偿装置示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019] 在本发明实施例中，可W先通过死区效应来分析死区时间加入对逆变器输出波形 的影响。图1为本发明实施例中=相逆变器的主电路图。在理想情况下，每个桥臂的上下 两个开关器件严格轮流导通和关断，但实际情况是，每个器件的通、断都需要一定的时间， 尤其是由于开关管的信号存储效应导致关断时间比导通时间更长。在关断过程中，如果截 止的器件立即导通，必然引起桥臂短路。为了防止该种情况发生，必须在驱动信号中引入一 段死区时间td。在此时间内，桥臂上下开关器件都没有触发信号，该桥臂的工作状态将取决 于两个续流二极管和该相电流的方向。可W理解，除了加入死区时间开关本身还有 动作延迟（t。。_d和t。ff_d)也会对逆变器的输出造成影响。
[0020] 选取图1中的a相进行研究，规定电流从逆变器流向电机为参考方向的正方向， 则电流从逆变器流向电机时电感电流为正，电流从电机流向逆变器时电感电流为负。图2A 为本发明实施例中=相逆变器电感电流为正时的控制信号和双桥臂中点的输出波形，图2B 为本发明实施例中=相逆变器电感电流为负时的控制信号和开关中点的输出波形。（a)、 (b)表示理想的脉冲宽度调制（pulse-wi化hmo化lation，简称PWM)信号，（a)、（b)成互补 关系，与（a)、（b)PWM信号对应的双桥臂中点的输出波形如（C)。加入死区时间td后，开关 (Si、S2)的导通时亥IJ被延迟了td，关断时亥IJ不变，对应的PWM信号如（d)、（e)。可W看至IJ，此 时Si和S2的控制信号不再成互补关系。在一个开关周期中，存在着两个时间段，S1和S2都 处于关断状态，该时候的双桥臂中点的输出波形，就需要由电感电流的极性来判断。当电感 电流为正山>〇)时，即电流流出逆变器时，将由S2的反并联二极管续流，忽略二极管的导 通压降，此时输出电压叫=0,对应的双桥臂中点的输出波形如（f)。相反的，当电感电流 为负（ig< 0)时，将由S1的反并联二极管续流，此时输出电压UUe，对应的双桥臂中点 的输出波形如（g)。
[0021] 该里W电感电流为正（ig>〇)的情况为例，当加入死区时间时，逆变器双桥臂中 点的输出波形如讯。将讯与（C)进行比较，其差值就表示了由死区因素造成的输出电压 误差。该个电压误差在一个开关周期的平均值可W表示为：
[0022]
[002引其中，L表示一个开关周期。
[0024] 根据图2A或图2B可W看出，死区时间的加入使开关管的有效开通时间减少，导致 逆变器的输出波形崎变。同时逆变