一种单相PWM整流器死区补偿方法与流程

本发明涉及一种单相PWM整流装置，尤其涉及一种单相PWM整流器死区补偿方法。

背景技术：

在PWM 整流器中，为防止同一桥臂两个器件直接导通现象，需根据器件功率等级的不同注入相应的死区时间。死区时间在保证开关器件安全、可靠运行的同时，也带来了十分不利的死区效应，其主要影响会使输出电压基波幅值降低，较低次谐波增加，电流波形发生畸变。针对死区效应这一问题，国内外学者开展了大量的研究工作，并提出多种死区补偿方法。电流大于零和小于零对输出电压的影响是不同的，需要对电压做不同的补偿。如何确定相电流的过零点是死区补偿的关键。

直接根据检测的电流方向进行电压补偿，由于不可避免地检测电流中的噪声，使得过零点检测难以精确，如果加以滤波又会引起相位延迟，不能及时检测出过零点，因此这种方法补偿效果不理想。

利用硬件电路实时检测功率管的实际导通时间，得到逆变器的实时死区时间，无需电流过零点的检测或预估取得了较好的补偿效果，但是这种方法需要额外的硬件装置，增加了系统的复杂性。

技术实现要素：

为了克服过零点检测难以精确、滤波引起相位延迟和系统复杂的难题，本发明提出一种单相PWM整流器死区补偿方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

根据网侧电压通过谐振控制器锁相环的观测值进行判断。当整流器单位功率因数运行时，通过对网侧电压值的观测从而间接地实现了对电流方向的准确判断；当整流器不为单位功率因数运行时，可以根据观测的电压值及相应的功率因数进行电流波形等效计算，进行相应的死区补偿。

单相PWM整流器死区补偿方法包括主电路，电压控制器、电流谐振控制器、逆变器、谐振锁相环。

所述主电路由四个IGBT组成整流桥，其输入端与变压器输出端连接，变压器输入端与电源输出端连接，整流桥输出端与滤波电感、谐振电阻电容电感以及负载连接。

所述电压控制器为PI调节器，输入端为直流侧实际电压值和期望直流侧电压，输出端与电流谐振控制器期望电流输入端连接。

所述电流谐振控制器输入端为电压控制器输出、谐振锁相环输出和交流侧实际电流，输出与逆变器连接。

所述谐振锁相环输入端为交流侧电压信号，输出端包括交流电压相位与电流谐振控制器连接，电压信号与逆变器连接。

本发明的有益效果是：避免了电流检测中的噪声，使得过零点检测更加精确，不会引起相位延迟，并与根据电流值进行直接补偿的方法进行对比分析。所提出的方案能够有效地改善电流波形的正弦程度，且消除了传统方案需要检测电流方向的弊端，同时算法实现简单。

附图说明

图1 单相PWM整流器主电路。

图2 控制策略框图。

图3 谐振控制器锁相环原理框图。

具体实施方案

T为整流变压器，原边一套绕组、副边两绕组，两个副边绕组分别接入对应整流桥，两个整流桥桥并联运行，只利用其中一个整流桥进行相应实验，变压器变比为1:1；为变压器输出电流；\*MERGEFORMAT为输入滤波电感; Cr、Lr、Ｒr为两倍频谐振电容、电感、电阻，其作用滤除直流母线电容电压两倍频波动；Cd为支撑电容； \* MERGEFORMAT 为直流母线电压； \* MERGEFORMAT 为纯电阻负载；IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4为IGBT开关器件。

单相PWM整流器死区补偿方法，以直流母线电压控制环作为外环，对输入电流幅值进行控制；以输入电流的控制作为内环。外环为直流量的控制，采用PI控制器，输出作为电流幅值的给定值。内环采用比例谐振(PR)控制器，实现对电流的无差控制。对于电网电压振动项，通过电压前馈补偿予以消除。采用谐振锁相环对电网电压相位信息进行观测，实现了相位无静差跟踪。电压前馈量与电流内环谐振控制器PR输出量之差为整流器输入电压参考值。

单相PWM整流器死区补偿方法是是在每个开关周期内，将第一个桥臂IGBT1 提前关断、IGBT2 提前导通，第二个桥臂IGBT3 提前导通、IGBT4 提前关断，提前时间为死区时间，电压偏差量 \* MERGEFORMAT 为零。死区补偿是根据交流侧电流 \* MERGEFORMAT 的值进行判断，分成大于零、小于零两种情况。并提出采用网侧输入电压 \* MERGEFORMAT 基于谐振锁相环的观测值 \* MERGEFORMAT 进行判断，消除在零点附近产生的零点箝位现象。

采用这种单相PWM整流器死区补偿方法，使得整流器单位功率因数运行，网侧输入电压 \* MERGEFORMAT 与电流 \* MERGEFORMAT 同相位；而采用网侧电压观测值\* MERGEFORMAT 取代输入电流瞬时值，即可以准确补偿死区又避免了电流的谐波干扰。