基于瞬时电流和精细化电压补偿的死区补偿方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于瞬时电流和精细化电压补偿的死区补偿方法，其技术特点包括以下步骤：采用瞬时电压电流模型计算当前时刻电流；根据两种电压伏秒等效模式分别计算死区补偿时间；将得到的死区补偿时间Tc转化为电压给定附加到三相输出给定电压上，完成死区补偿。本发明设计合理，其通过瞬时电压电流模型计算出采样滞后期间的电流变化量，避免了一般电流采样滞后带来的误差，在一定程度上改善了采样电流准确性和实时性，而且，通过精准的补偿将输出电压和理论电压保持一致，更好地改善了电机的谐波电流，减少了转矩脉动，同时与硬件补偿方法相比，无需额外添加硬件检测电路，节省制造成本。
【专利说明】基于瞬时电流和精细化电压补偿的死区补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于变频器【技术领域】，尤其是一种基于瞬时电流和精细化电压补偿的死区 补偿方法。
【背景技术】
[0002] 在设计逆变器时，电力电子功率器件常采用MOS阳T、IGBT、IGCT等（简称开关管）， 为防止开关管上下桥臂出现直通，通常需设置一个死区时间W延迟开关管的导通。但使，死 区时间在逆变器输出电流的作用下，会使实际输出电压与给定电压产生偏差，从而导致输 出电流波形发生崎变和电机的转矩脉动，在输出电压较低时该种影响最为严重。
[0003] 现有死区补偿方法大体分为硬件补偿和软件补偿两类。硬件补偿大体分为电压检 测补偿和电流极性检测补偿：电压检测通过实时采集到的输出电压与给定进行比较，将误 差反馈到给定通道进行补偿；电流检测通过硬件电路实时检测电流极性，判断补偿电压，由 于硬件补偿方法需要额外的硬件电路，使成本增加，所W在实际中比较少见。软件补偿大体 上分为两种：（1)通过计算需要补偿的电压平均值进行补偿，该方法简单易行，但对于电流 过零点附近的补偿效果不佳；（2)通过在每个PWM周期内采集电流极性实时对输出电压进 行补偿，补偿效果取决于电流采样的准确性和实时性，若电流检测不准或滞后时间过长则 导致补偿不准，使死区影响加重。例如，中国专利00122378. X名称为"变频器的死区补偿方 法"中公开了一种通过电流矢量变化估测电流过零点的方法；文献（孙昌志，逆变器死区时 间对异步电机转矩脉动影响及消弱办法）提出常用的逆变器死区补偿方法。但是，该些方 法都没有考虑采样延时和电流过零点处给逆变器死区补偿带来的影响，其采样一般电流采 样方法，若采样时间过长，虽然滤除了噪声和毛刺，但滞后时间长，不能反映当前电流实际 值，若采样时间过短，虽然能较好的贴近当前电流值，但是无法避免毛刺和噪声的影响，影 响了采样电流准确性和实时性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、实时性强且准确性 高的基于瞬时电流和精细化电压补偿的死区补偿方法。
[0005] 本发明解决现有的技术问题是采取W下技术方案实现的：
[0006] -种基于瞬时电流和精细化电压补偿的死区补偿方法，包括W下步骤：
[0007] 步骤1、采用瞬时电压电流模型计算当前时刻电流；
[0008] 步骤2、根据两种电压伏砂等效模式分别计算死区补偿时间；
[0009] 步骤3、将得到的死区补偿时间转化为电压给定附加到H相输出给定电压上，完成 死区补偿。
[0010] 而且，所述当前时刻电流的计算方法为：
[0011] I = Ix+(UxT-Ix*Rs-co Vx-Ucom)*dT/Lo'
[0012] 其中，Ix为逆变器输出电流瞬时采样值，UxT为逆变器出口处的电压，Lo' = (Lso+Lro)*Lm/L;r，Lso为定子漏抗，Lro为转子漏抗，W Wx为由转子磁场感应出的定子侧 相电压，Ucom为电机公共点处共模电压，dT为采样等效延时，X = a, b, C。
[0013] 而且，所述死区补偿时间Tc按W下方法计算：
[0014] (1)当 CB = 1，1' A > 0 或 CB = 0, 1' A<〇 时
[00 巧]Tc = Td+T〇n
[0016] (2)当 CB = 1，I' A<〇 或 CB = 0, I' A > 0 时
[0017] Ti = C*Ude/r A
[0018] 若 Ti〉T' 口-适非
[0019] 若 Ti《T' d，T2 = Ti/2
[0020] 补偿时间 T。= Tnff+T];
[0021] 其中，Td为硬件设定的死区时间，T' d为实际死区时间，T' d = Td+L"-Twf，Ton 为上管开通延时，Toff为开关管关断延时，C为功率管结电容和等效分布电容值，CB = I表 示H角形载波下降段，CB = 0表示H角形载波上升段，1' A为计算出的当前实际电流。
[0022] 本发明的优点和积极效果是：
[0023] 1、本方法通过瞬时电压电流模型计算出采样滞后期间的电流变化量，相比于一般 电流采样方法，避免了一般电流采样滞后带来的误差，在一定程度上改善了采样电流准确 性和实时性。
[0024] 2、本方法在电流过零点处做精细化补偿，通过精准的补偿将输出电压和理论电压 保持一致，相比其他方法，更好地改善了电机的谐波电流，减少了转矩脉动。
[0025] 3、本方法与硬件补偿方法相比，无需额外添加硬件检测电路，节省制造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1是本发明的处理流程图；
[0027] 图2是变频器驱动电机的电气原理图；
[0028] 图3是异步电机等效原理图；
[0029] 图4是本发明死区补偿原理图；
[0030] 图5是电压伏砂等效模式1的原理图；
[0031] 图6是电压伏砂等效模式2的原理图；
[0032] 图7是没加死区补偿前的电流波形；
[0033] 图8是采用本发明进行死区补偿后的电流波形。
【具体实施方式】
[0034] W下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
[0035] 一种基于瞬时电流和精细化电压补偿的死区补偿方法，如图1所示，包括W下步 骤：
[0036] 步骤1、采用瞬时电压电流模型计算当前时刻电流。
[0037] 图2给出了变频器驱动电机的电气原理图，其中电机部分模型可W等效转换为图 3。根据该电机模型，则有瞬时电压公式如下：
[0038]
【权利要求】
1. 一种基于瞬时电流和精细化电压补偿的死区补偿方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1、采用瞬时电压电流模型计算当前时刻电流； 步骤2、根据两种电压伏秒等效模式分别计算死区补偿时间； 步骤3、将得到的死区补偿时间转化为电压给定附加到三相输出给定电压上，完成死区 补偿。
2. 根据权利要求1所属的基于瞬时电流和精细化电压补偿的死区补偿方法，其特征在 于：所述当前时刻电流I的计算方法为： I = Ix+(UxT-Ix*Rs-co iy x-Ucom) *dT/Lo, 其中，Ix为逆变器输出电流瞬时采样值，UxT为逆变器出口处的电压，Lo' = (Lso+Lro)*Lm/Lr，Lso为定子漏抗，Lro为转子漏抗，co Vx为由转子磁场感应出的定子侧 相电压，Ucom为电机公共点处共模电压，dT为采样等效延时，X = a, b, c。
3. 根据权利要求1所属的基于瞬时电流和精细化电压补偿的死区补偿方法，其特征在 于：所述死区补偿时间Tc按以下方法计算：
若 T1S1T d，T2 = V2 补偿时间T。= Ttjff+T2 ; 其中，Td为硬件设定的死区时间，T' d为实际死区时间，T' d = VTm-Ttjff, Ton为上 管开通延时，Toff为开关管关断延时，C为功率管结电容和等效分布电容值，CB = 1表示 三角形载波下降段，CB = 0表示三角形载波上升段，r A为计算出的当前实际电流。
【文档编号】H02M7/5387GK104362881SQ201410650339
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】金雪峰, 田凯, 宋鹏, 张策, 刘洋, 王自满 申请人:天津电气科学研究院有限公司