本发明涉及一种电力电子
技术领域：
，特别涉及一种用于并网逆变器中的死区补偿方法。
背景技术：
：在并网逆变器中，大多采用电压型脉宽调制逆变器，为了避免同一桥臂的上下开关元器件的直接导通，必须加入死区时间。但是这样会导致逆变器输出的电压波形畸变和谐波，特别是在低电压小电流的情况下，因此有效的死区补偿方法对并网逆变器的性能改善将有很大的帮助，在绝大多数的逆变器中都需要进行死区补偿。一般死区补偿需要两个必须条件：电流过零点的准确检测和正确的补偿矢量的插补。其中电流极性的检测的主要问题在于，由于采样的原因造成过零点的检测不准确，低频时开关噪声和电流穿越零点时的速度都会给过零点的检测带来困难；其次在计算相应的死区补偿矢量时大多数的计算集中在给CPU计数器的优化上，很少有方法直接简便的给出一种通用补偿方法。申请号为200610144322的专利《一种空间矢量脉宽调制输出的死区补偿方法》根据相电流极性在SVPWM调制策略的每个扇区补偿PWM脉宽，该方法存在电流极性检测的问题，同时由于是根据相电流极性对每个扇区的PWM脉宽进行补偿，共有36种补偿情况，因此比较复杂，且占用了大量的CPU资源。申请号为00122378的专利《变频器的死区补偿方法》，在空间电压矢量定向的旋转坐标系中求出两轴电流，低通滤波后求出合成电流矢量的矢量角，然后以此确定三相相电流极性，但是由于使用低通滤波器该方法会带来电流矢量角估算滞后的问题，同时在低频时很难保证电流矢量角估算精度，且该方法比较复杂占用了大量的CPU资源。申请号为201010620219.3的专利《一种用于电压空间矢量脉宽调制技术中的死区补偿方法》采用了电流直接检测的方法，在SVPWM上直接补偿方法会造成检测的过零点极大的不准确和补偿过程中占用极大的CPU资源。技术实现要素：本发明是针对传统的空间矢量脉宽调制占用大量CPU资源的问题，提出了一种用于并网逆变器中的死区补偿方法，在传统的空间矢量脉宽调制SVPWM的基础上不用额外的硬件电路，有效的利用了CPU的资源，将SVPWM的扇区判断与电流的极性判断统一了起来，减少了判断的时间，在此基础之上给出了一种不直接改变计数器值，将补偿的电压直接加在SVPWM输入端的方法，有效的减少了计算量。本发明的技术方案为：一种用于并网逆变器中的死区补偿方法，将并网逆变器每个开关周期内的采集得到的三相输出电流IA、IB、IC，在一个开关周期Ts内，通过静止坐标变换得到基于静止坐标变换的电流表达式，再将静止坐标系顺时针旋转30°进行坐标变换，将电流的各分量转移到顺时针旋转30°的坐标系中，将空间矢量脉宽调制SVPWM的扇区判断与电流矢量位置统一；根据电流矢量所在的扇区位置，得到补偿的电压矢量；利用补偿的电压矢量对电压的给定矢量进行修正，实现直接在静止坐标α和β轴上对电压矢量的修正，直接将修正后电压矢量给SVPWM作为参考指令。所述在一个开关周期Ts内对采集的三相输出电流进行两次坐标变换公式如下：iαiβ=K1-12-12032-32iAiBiCiα′iβ′=cos(π6)-sin(π6)cos(π6)sin(π6)iαiβ]]>其中iαiβ]]>为静止坐标变换的电流表达式，iα′iβ′]]>为静止坐标顺时针旋转30°后的电流表达式，根据等功率变换或者等量变换的方式变换系数K选择为或者所述补偿的电压矢量公式如下：Uαcomp=4*Ud*Td3T×cos(π/3)Uβcomp=4*Ud*Td3T×sin(π/3)]]>其中Ud是直流母线的电压大小，Td是死区时间，T是开关周期，然后通过电流极性的扇区判断将补偿的电压矢量的大小直接加到电压给定上。本发明的有益效果在于：本发明用于并网逆变器中的死区补偿方法，直接对空间矢量脉宽调制的电压指令进行修改，直接在电压矢量的静止坐标系中进行补偿，从而避免了复杂的计算，易于编程，大大减少了CPU的运行时间。附图说明图1为本发明模拟系统框图；图2为本发明两次坐标变换和电流极性判断图；图3为本发明扇区判断图和电流极性判断图；图4为本发明补偿的电压矢量的计算参考图；图5a为本发明加了死区补偿的仿真电流波形图；图5b为本发明加了死区补偿的仿真电流频谱柱状图；图5c为本发明不加死区补偿仿真的电流波形图；图5d为本发明不加死区补偿仿真的电流波形频谱柱状图；图6为本发明实验中不加死区补偿的波形图；图7为本发明实验中加入死区补偿的波形图。具体实施方式用于并网逆变器中的死区补偿方法，是一种用在空间矢量脉宽调制(SVPWM)中的死区补偿方法，该方法实现步骤如下：如图1所示模拟系统框图，将每个开关周期内的采集得到的三相输出电流IA、IB、IC，通过静止坐标变换得到基于静止坐标变换的电流表达式，可以减少采样过零点的影响。然后通过将静止坐标系顺时针旋转30°进行坐标变换，将电流的各分量转移到顺时针旋转30°的坐标系中，这样就将SVPWM的扇区判断与之统一起来，减少了运算量。然后由电流的位置信息得到相应的补偿的电压矢量。与传统的直接补偿周期计数器改变SVPWM作用时间不一样的是，该方法可以直接对SVPWM的电压指令进行修改，直接在电压矢量的静止坐标系中进行补偿，从而避免了复杂的计算，易于编程，大大减少了CPU的运行时间。下面将以具体的并网逆变器的实例说明本发明的死区补偿的方法。图1是模拟系统框图。本文的模拟实现平台为上海电力学院信息与工程学院微微网模拟实验平台项目，该逆变器是将实际的电压等级以1:100的方式缩小后做成的模型样机，其中，网测的电压为3.8V，并网的电压为25V，滤波电感的大小为1.7mH，开关周期为12.8KHz，使用的CPU为TI公司的TMSF320F2812，人为设定的死区时间为3.3us。这里的电流传感器为莱姆的电流霍尔传感器，其型号为HO-NSMSP33。第一步，霍尔电流传感器将三相电流采样的结果在EV定时器的一个中断周期内将采样的结果得到，然后通过两次坐标变换，将坐标变换为如图2所示，α和β轴为静止坐标系中横轴和纵轴，两次坐标变换可以减少电流过零点的判断不准，并且将SVPWM的扇区判断与电流的极性判断想结合起来。其参考的公式为：iαiβ=K1-12-12032-32iAiBiCiα′iβ′=cos(π6)-sin(π6)cos(π6)sin(π6)iαiβ]]>其中iαiβ]]>为静止坐标变换的电流表达式，iα′iβ′]]>为静止坐标顺时针旋转30°后的电流表达式，这里根据等功率变换或者等量变换的方式变换系数K选择为或者第二步：由两次坐标变换后的电流矢量的位置判断所在的扇区位置，如图3所示，在坐标变换的方法准确的检测电流的极性之后，根据电流矢量所在的扇区位置，在一个开关周期Ts内，得到补偿的作用电压矢量。如图4其电压矢量的公式如下，矢量补偿位置参考表1，Uαcomp=4*Ud*Td3T×cos(π/3)Uβcomp=4*Ud*Td3T×sin(π/3)]]>Ud是直流母线的电压大小，Td是死区时间，T是开关周期，由于利用上述坐标变化将电流极性的判断公式与SVPWM的扇区判断公式统一起来，那么只需要根据电流的极性，补偿公式中的电压矢量即可。表1第三步：利用补偿的矢量对电压的给定矢量进行修正，实现直接在α和β轴上对电压矢量的修正，实现精确的电压补偿。将补偿的死区矢量时间直接作为电压的矢量信号给到SVPWM作为参考指令，Uα′=Uα+UαcompUβ′=Uβ+Uβcomp]]>其中Uα和Uβ为静止坐标中给定的电压矢量，Uα′和Uβ′为静止坐标中修正后的电压矢量。图5是最后得到的实验结果，其中图5c是不加死区补偿仿真的电流波形，图5a是加了死区补偿的仿真电流波形。图5b是图5a的频谱柱状图，图5d是5c的频谱柱状图。图6是实验中不加死区补偿的电压电流波形图，图7是加上死区补偿的电压电流波形图。可以明显的看出电流波形随着加入死区补偿质量变得更好。由此可以看出本发明有效的改善了电流的波形质量，降低了电流谐波，提高了代码质量。当前第1页1 2 3