一种变频器svpwm波形死区补偿方法
【专利摘要】本发明公开一种变频器SVPWM波形死区补偿方法，包括：确定SVPWM八个基本电压空间矢量的大小和位置；确定电流的方向；将死区影响全部集中在上桥或者是下桥，通过计算电流极性将死区分为需要补偿和不需要补偿两部分，利用续流二极管提前或者延时死区时间，关断或打开IGBT模块，实现死区补偿。本发明易实现，运算简单，速度快，对芯片运算速度要求低。
【专利说明】-种变频器SVPWM波形死区补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及死区补偿【技术领域】，尤其涉及一种变频器SVPWM波形死区补偿方法。
【背景技术】
[0002] 在变频器的逆变电路中，每一相的上桥IGBT (绝缘栅双极型晶体管）模块与下桥 的IGBT模块不能同时打开，否则会导致母线电压的短路，发生炸机等危险。目前，现有的 IGBT模块的打开时间要短于关断时间，因此如果在上桥IGBT模块关闭开时，同时打开下桥 IGBT模块，就会发生上下桥IGBT同时导通的情况，导致母线电压的短路。所以需要在给上 桥IGBT模块发送关闭信号后加入死区时间，在这段时间内给上桥和下桥IGBT模块同时发 送关闭信号，经过死区时间后，上桥完全关闭，下桥再打开。但是死区时间的加入会导致变 频器输出电压的畸变和谐波的产生，特别是在低频状况下，电压和电流会严重畸变，输出力 矩会出现较大的振荡，非常不利于变频器对电机的控制，因此必须对死区进行补偿。传统 死区补偿方法大致分为两种：一是计算需要补偿的电压平均值来进行补偿，该方法易于实 现但是补偿精度较低。二是基于脉冲的死区补偿方法，即直接在本周期内对逆变器的6个 PWM脉宽同时进行修正，从而补偿因死区时间而损失或增加的输出电压，理论上对死区时间 进行较准确的补偿，但是目前采用这种方法对死区时间补偿的算法较为复杂，不易实现，对 芯片的计算能力要求较高，计算时间长。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于通过一种变频器SVPWM波形死区补偿方法，来解决以上背景技 术部分提到的问题。
[0004] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0005] -种变频器SVPWM波形死区补偿方法，其包括如下步骤:A、确定SVPWM八个基本 电压空间矢量的大小和位置；B、确定电流的方向；C、将死区影响全部集中在上桥或者是下 桥，通过计算电流极性将死区分为需要补偿和不需要补偿两部分，利用续流二极管提前或 者延时死区时间，关断或打开IGBT模块，实现死区补偿。
[0006] 特别地，所述步骤A具体包括：令变频器的逆变电路中直流母线侧电压为Ud。，逆变 电路输出的三相相电压为UA、UB、Uc，其分别加在空间上互差120°的三相平面静止坐标系 上，定义三个电压空间矢量队(〇、％(〇、％(〇，它们的方向始终在各相的轴线上，大小随时 间按正弦规律做变化，时间相位互差120° ;
[0007] 若Um为相电压有效值，f为电源频率，则：
[0008]
【权利要求】
1. 一种变频器SVPWM波形死区补偿方法，其特征在于，包括如下步骤:A、确定SVPWM八 个基本电压空间矢量的大小和位置；B、确定电流的方向；C、将死区影响全部集中在上桥或 者是下桥，通过计算电流极性将死区分为需要补偿和不需要补偿两部分，利用续流二极管 提前或者延时死区时间，关断或打开IGBT模块，实现死区补偿。
2. 根据权利要求1所述的变频器SVPWM波形死区补偿方法，其特征在于，所述步骤A 具体包括：令变频器的逆变电路中直流母线侧电压为Ud。，逆变电路输出的三相相电压为 UA、UB、U。，其分别加在空间上互差120°的三相平面静止坐标系上，定义三个电压空间矢量 UA(t)、UB(t)、Uc(t)，它们的方向始终在各相的轴线上，大小随时间按正弦规律做变化，时间 相位互差120° ; 若Um为相电压有效值，f为电源频率，则：
其中，θ = 2π ft,则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量U(t)表示为：
可知U(t)是一个旋转的空间矢量，它的幅值为相电压峰值的1. 5倍，Um为相电压峰值， 且以角频率ω = 2Jif按逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量U(t)在三相坐标轴 (a，b，c)上的投影就是对称的三相正弦量；由于逆变电路三相桥臂共有6个IGBT模块，定 义开关函数Sx (X = a、b、c)为：
(Sa、Sb、Sc)的全部可能组合共有八个，包括6个非零矢量U1 (001)、U2 (010)、U3 (Oil)、 U4 (100)、U5 (101)、U6 (110)以及两个零矢量UO (000)、U7 (111)，以其中一种开关组合为例， 若 Sx(x= a、b、c) = (100)，此时
求解上式可得：UaN = 2Ud/3，UbN = -Ud/3，UcN = -Ud/3,同理可获得其它各种组合下 的电压空间矢量。
3. 根据权利要求2所述的变频器SVPWM波形死区补偿方法，其特征在于，所述步骤B 具体包括：变频器采集U、V两相电流，通过计算得到W相电流；通过Clark和Park变换，获 得电流的矢量表达式：
压空间矢量的六个扇区又可从中间分为两个扇区，例如，扇区I中角Θ =30°，当β〈30° 时，电流矢量方向靠近U4(10 0)，此时电流方向ia，ib，ic为+，-，-;当β>30°时，电流矢 量方向靠近U6(l 1 0)，此时电流方向ia，ib，ic为+，+，_。
4.根据权利要求3所述的变频器SVPWM波形死区补偿方法，其特征在于，所述步骤C具 体包括：a相、b相和c相死区补偿方法相同，现以a相为例说明；设IGBT模块VI波形为实 线，IGBT模块V4波形为虚线；在死区时间T dl和Td2内，a相上下桥IGBT模块VI、IGBT模 块V2全部关闭，与理想情况相比，IGBT模块V4打开时间减少了 Tdl和Td2,此时如果ia为 正，则在死区时间内，IGBT模块V4续流二极管导通，此时等效为IGBT模块V4打开，由于续 流二极管的续流作用，IGBT模块V4的打开时间延长了 Tdl和Td2，这种情况下死区时间不需 要补偿；如果ia为负，IGBT模块VI续流二极管导通，此时等效为IGBT模块VI打开，IGBT 模块VI打开时间延长了 Tdl和Td2, IGBT模块V4打开时间减少了 Tdl和Td2，，在这种情况需 要进行死区补偿，为了补偿死区时间Tdl，，IGBT模块VI提前关闭T dl时间，IGBT模块V4提 前打开Tdl时间；IGBT模块VI提前关闭Tdl时间后，由于续流二极管的作用，自动补偿了提 前关闭的时间T dl ;IGBT模块V4提前打开Tdl时间，补偿了加入死区减少的Tdl时间；为了补 偿死区时间T d2, IGBT模块VI延时打开Td2时间，IGBT模块V4延时关闭Td2时间；IGBT模块 VI延时打开的Td2时间内，由于续流二极管的作用，自动补偿了延时打开的时间Td2 ;IGBT模 块V4延时关闭Td2时间补偿了加入死区减少的Td2时间；当IGBT模块VI波形为虚线，IGBT 模块V4波形为实线时，IGBT模块VI打开时间减少了 Tdl和Td2，此种情况与上述补偿方式 相同。
【文档编号】H02M1/38GK104065258SQ201410318983
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】许丰 申请人:无锡市艾克特电气有限公司