逆变器的死区补偿方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种逆变器的死区补偿方法及装置。
【背景技术】
[0002] 电压脉宽调制类型的逆变器广泛应用于各种控制场合，为了防止逆变器同一桥臂 上下两个功率器件直通毁坏逆变器，需要人为地在控制信号中加入死区时间，在死区时间 内两个功率器件均截止。此外，在逆变器工作时，开关时间存在延迟，并且关断时间通常延 迟更长，这些都导致了实际得到的电压值与理论值之间存在差异，这些效应被称为死区。死 区的累积效应最终会导致相电压和相电流畸变、零电流箝位效应以及转矩和转速脉动，系 统性能降低。
[0003] 通常，现有的死区补偿方法是判断电流的过零点，在过零点附近对死区进行开环 补偿。具体地，将电流通过3/2变换到旋转坐标系下，用低通滤波器滤除畸变的谐波，然后通 过2/3反变换到3相坐标下，再判断电流的过零点，然后进行开环补偿。然而，上述方式中，如 何准确确定相电流的过零点是关键点，一旦过零点的判断不够准确，导致死区补偿效果不 佳，也就无法避免逆变器输出电流畸变，降低了电能质量。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例的目的在于，提供一种逆变器的死区补偿方法及装置，以实现准确、 动态地对死区电压进行补偿，减小逆变器输出电流畸变的可能性，从而提升电能质量。
[0005] 为实现上述发明目的，本发明的实施例提供了一种逆变器的死区补偿方法，所述 方法包括:获取逆变器输出的交流电流;根据所述交流电流确定补偿电压;根据所述补偿电 压和所述逆变器的基波输出电压进行脉冲调制，生成脉冲调制信号，进而根据所述脉冲调 制信号对所述逆变器进行死区补偿。
[0006] 本发明的实施例还提供了一种逆变器的死区补偿装置，所述装置包括：电流获取 模块，用于获取逆变器输出的交流电流;补偿电压确定模块，用于根据所述交流电流确定补 偿电压;信号生成模块，用于根据所述补偿电压和所述逆变器的基波输出电压进行脉冲调 制，生成脉冲调制信号;补偿处理模块，用于根据所述脉冲调制信号对所述逆变器进行死区 补偿控制。
[0007] 本发明实施例提供的逆变器的死区补偿方法及装置，通过获取逆变器输出的交流 电流，并根据该交流电流确定补偿电压，进一步根据补偿电压和逆变器的基波输出电压进 行脉冲调制，生成对逆变器进行死区补偿控制的脉冲调制信号，实现了准确、动态地对死区 电压进行补偿，减小逆变器输出电流畸变的可能性，从而提升了电能质量。
【附图说明】
[0008] 图1为本发明实施例一的逆变器的死区补偿方法的流程示意图；
[0009] 图2为使用本发明实施例一的逆变器的死区补偿方法的逆变器的控制器的伯德 图；
[0010] 图3为未使用本发明实施例一的逆变器的死区补偿方法时逆变器输出电流的波形 图；
[0011] 图4为未使用本发明实施例一的逆变器的死区补偿方法时逆变器输出电流的频谱 图；
[0012] 图5为使用了本发明实施例一的逆变器的死区补偿方法时逆变器输出电流的波形 图；
[0013] 图6为使用了本发明实施例一的逆变器的死区补偿方法时逆变器输出电流的频谱 图；
[0014] 图7为本发明实施例二的逆变器的死区补偿装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图对本发明实施例逆变器的死区补偿方法及装置进行详细描述。
[0016] 实施例一
[0017] 图1为本发明实施例一的逆变器的死区补偿方法的流程示意图，如图1所示，可在 例如逆变器的控制器上执行所述方法，逆变器的死区补偿方法包括：
[0018] 步骤110:获取逆变器输出的交流电流。
[0019] 在实际应用中，可将三相电流传感器设置在逆变器的输出位置，采集逆变器输出 的交流电流，进而将采集到的交流电流传输给逆变器的控制器，由此，逆变器的控制器就可 获取到逆变器输出的交流电流。
[0020] 步骤120:根据交流电流确定补偿电压。
[0021] 根据本发明示例性的实施例，步骤120可包括:对交流电流进行3/2变换，得到同步 旋转坐标系下的电流分量;根据电流分量进行谐波控制得到补偿电压。
[0022] 具体地，上述对交流电流进行3/2变换，得到同步旋转坐标系下的电流分量的处理 可根据下式(1)和下式(2)，计算同步旋转坐标系下的电流分量：
[0025]其中，ia、ib、ic分别为三相交流电流中每相的电流值，hie为静止坐标下的电流分 量，id，iq为同步旋转坐标下的电流分量，Θ为电网电角度。
[0026]计算出电流分量之后，上述根据电流分量进行谐波控制得到补偿电压的处理可根 据下式(3)计算补偿电压UCMP:
[0028]其中，kr为谐振项系数，C0res6为6次谐波的角频率，C0resl2为12次谐波的角频率，s 为拉普拉斯算子，Ifdb为同步旋转坐标系下的电流分量，Irrf_6为6次谐波电流，Irrf_12为12次 谐波电流，Irrf_6、Irrf_12均为预设值。在实际应用中，该预设值可以为〇,或者为较小的数值。
[0029] 在具体的实现方式中，可在逆变器的控制器中设置谐波控制器，将前述经过3/2变 换后得到的同步旋转坐标系下的电流分量Ifdb，输入到6次和12次谐波控制器中。谐波控制 器可例如，但不限于，比例谐振控制器。上述式3中包含了 6次比例谐振控制器的传递函数和 12次比例谐振控制器的传递函数。
[0030] 其中，6次比例谐振控制器的传递函数由下式(4)实现：
[0032]其中，Gres6(s)为6次比例谐振控制器的传递函数，kr为谐振项系数，cores6为6次谐 波的角频率，s为拉普拉斯算子。
[0033] 12次比例谐振控制器的传递函数由下式(5)实现：
[0035] 其中，Gresi2(s)为12次比例谐振控制器的传递函数，kr为谐振项系数，C0resl2为12次 谐波的角频率，s为拉普拉斯算子。
[0036] 由于6次和12次谐波分量主要是由死区电压产生的，因此，将电流分量输入谐波控 制器的目的是将同步旋转坐标系下的6次和12次谐波电流控制为0,从而计算出补偿电压。
[0037] 步骤130:根据补偿电压和逆变器的基波输出电压进行脉冲调制，生成脉冲调制信 号，进而根据脉冲调制信号对逆变器进行死区补偿控制。
[0038] 根据本发明优选实施例，步骤130可包括:将补偿电压和基波输出电压进行叠加， 得到补偿控制电压;根据补偿控制电压进行脉冲调制，生成脉冲调制信号。在实际应用中， 可将叠加得到的补偿控制电压输入逆变器的控制器中的PMW脉冲调制模块进行脉冲调制， 以输出脉冲调制信号。其中，将补偿电压和基波输出电压进行叠加的处理可根据下式(6)计 算补偿控制电压：
[0039] U〇ut = Ucomp+Uref.........................................................式（6)
[0040] 其中，UCOTP为补偿电压，Uref为基波输出电压，Ucmt为补偿控制电压。
[0041] 为了获得前述步骤130中的逆变器的基波输出电压，相应地，在根据补偿电压和逆 变器的基波输出电压进行脉冲调制的步骤之前，逆变器的死区补偿方法还可包括:获取输 入逆变器的直流电压，获取主控系统发送的直流电压给定值;根据直流电压的给定值对直 流电压进行PI调节，得到电流给定值;根据电流给定值对电流分量进行PI调节，得到基波输 出电压。在实际应用中，上述输入逆变器的直流电压可通过直流电压传感器进行采集。
[0042] 在具体的实现方式中，首先，根据主控系统发送的直流电压给定值和通过直流电 压传感器采集到的实际的直流电压值作为电压环PI调节器的输入，输出电流给定值，这里， 可根据下式(7)计算电流给定值：
[0044]其中，Irrf为电流给定值，Udc^rrf为主控系统发送的直流电压给定值，Udc^fdb为采集 至IJ的实际的直流电压值，kP_udA电压环PI调节器的比例参数，kudA电压环PI调节器的积 分参数，s为拉普拉斯算子。
[0045]其次，将上述计算得到的电流给定值和同步旋转坐标系下的电流分量作为电流环PI调节器的输入，输出基波输出电压，这里，可根据下式(8)计算基波输出电压：
[0047]其中，IW为基波输出电压，Iref为电流给定值，Ifdb为同步旋转坐标系下的电流分 量，ku为电流环PI调节器的比例参数，ku为电流环PI调节器的积分参数，S为拉普拉斯算 子。
[0048]下面结合多个示例图对本发明实施例逆变器的死区补偿方法带来的技术效果进 行详细说明。
[0049]图2为使用本发明实施例一的逆变器的死区补偿方法的逆变器的控制器的伯德 图，由图2可以看出，逆变器的控制器对直流分量有足够大的增益，用于控制同步旋转坐标 系下基波分量。逆变器的控制器在频率为300Hz和600Hz处，也有足够大的增益，用于对同步 旋转坐标系下6次和12次谐波分量进行控制。6次和12次谐波分量主要是用死区电压产