一种三相逆变器死区时间在线调整及补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力电子电路控制技术领域，具体是一种=相逆变器死区时间在线调 整及补偿方法。
【背景技术】
[0002] S相电压源型逆变器（VSI)现已经被广泛使用，其换流是在同一桥臂上、下两个 开关器件之间完成，其驱动信号采用互补的PWM信号，由于IGBT的开通和关断需要一定的 时间，而且通常twf〉t。。，因此就有可能出现上、下两个开关器件同时导通的现象（即一个还 未完全关闭而另一个就已打开）。如图1所示，当同一相桥臂上、下两个开关器件同时导通 时，就会导致直流侧电源短路。为了防止该一现象的出现，通常在逆变器同一桥臂上、下两 个开关器件导通之间加入一定的时间间隔。即采取"先断后通"的方法，先给要关断开关器 件输送关断信号，然后留一定的时间裕量，待其完全关闭后，再给要导通的器件发出开通信 号，通常把该些"时间裕量"称为逆变器的死区时间，用Td来表示。
[0003] 死区时间的设置给逆变系统带来的一些负面影响，会导致输出电压、电流崎变，该 在要求高的控制性能场合是不允许的，所W有必要对死区进行补偿。
[0004] 在现有方法中，有的方法是在计算出死区造成的误差电压矢量再对误差进行补 偿，但需要对电流的方向进行判断。有的方法采用无死区的空间矢量调制，但该方法需要准 确获取电流方向，且在电流接近于0时，由于PWM噪声、电流错位效应等原因，精确检测电流 过零点变得非常困难，使得该种方法在0电流附近不再有效。也有采用自适应在线补偿方 法，该种方法用给定电压和估算电压之间的差值对死区、开关管压降造成的误差电压进行 补偿，但是估算算法依赖于逆变器控制的电机参数，且计算复杂，不宜工程应用。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种=相逆变器死区时间在线调整及补偿方法，W解决现有 技术存在的问题。
[0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0007] -种S相逆变器死区时间在线调整及补偿方法，其特征在于：包括W下步骤：
[0008] (1)、确定S相死区误差电压合成矢量：
[0009] 在电压源型变流器VSI中，由于开关器件并非理想器件，为防止上下桥臂直通必 须要插入一段死区时间，定义电流流出VSI的方向为正方向，流进VSI的方向为负方向；根 据公式（1)计算由死区造成的误差电压Ud。；
[0010] U化=-si即（UUdc.T化化（1)，
[0011] 公式（1)中叫。为相死区误差电压，n=a、b、c，其中Ud历由死区造成的A相误差 电压，Udb为由死区造成的B相误差电压，Ud。为由死区造成的C相误差电压，Udc为直流电压； i。为电压源型变流器VSI相电流；Td为死区时间；TS为PWM周期；
[001引公式（1)中，电压源型变流器VSI相电流i。满足公式似：
[0013]
(2)，
[0014] 将A,B，C相的死区误差电压按公式（3)转化成一个电压矢量：
[00 巧]
(3)
[001引将公式（1)代入公做中则有：
[0017] (4)，
[001引公式（4)即为S相死区造成的误差电压合成矢量；
[0019] (2)、死区时间在线调整：
[0020] 将死区电压设置为基波与=倍频方波的合成电压，使死区造成的误差电压中只包 括基波电压与3的奇数倍基波频率电压，可消除谐波对电流造成的影响，同时避免了死区 时间过小的问题；
[0021] 假设在稳定情况下相电流分别如公式（5)所示：
[0022] (5)，
[002引公式（5)中，Im为电流幅值，《为电流基波频率，0为电流相角，
[0024] 则可将死区时间设定为如公式做所示：
[00 巧] (6)，
[002引公式（6)中，4(3'（《*+0))是单位幅值，频率为3倍电流频率的方波，化为该方 波的幅值，Tm为正弦波幅值，且公式（6)满足公式（7);
[0027]
[002引由公式做可知，死区时间则是基波与立倍频方波叠加后取绝对值，将公式做中Td。，Tdb，Td。分别代入公式（1)，可得S相的死区造成的误差电压如公式（8)所示：
[0029]
[0030] 由公式化）、做可得单相误差电压与相电流的关系，将公式做进行傅里叶分析 得到公式巧）：
[0031]
[003引从公式（9)可W看出死区在各相造成的误差电压，除了基波电压之外均为频率为 3 ? (2k-l) ? ?电压信号，
[0033] 公式巧）代入公式（3)将误差电压转换成为空间电压矢量则有公式（10):
[0037]由公式（10)、（11)可W看出误差电压矢量由两部分组成，一部分是与基波电流 频率相同，方向相反的正序电压矢量；另一部分为一个3的奇数倍频组成的零序分量，在= 相系统中该零序分量对电流并不产生影响，可W将其省略，因而结合式巧），补偿的误差电 压即可写成公式（12)所示：
[0038]
(12)；
[0039] (3)、死区误差电压补偿：
[0040] 利用S个化neywell电流传感器分别采集逆变器输出端A、B、CS相电流，并调整 为标准的0~3V电压信号送入型号为TMS320F28335的DSP巧片，DSP巧片根据公式（15) 和公式（16)计算电流矢量的角度：
[0043] 公式（15)和公式（16)中，i。、ip为a-P静止坐标系中的两相瞬时电流。
[0044] 根据计算出的电流的空间角度，由公式（6)在线计算出死区时间，同时在DSP死区 时间设置寄存器中进行在线调整设置；由公式（12)计算出死区误差电压，将调制波电压减 去死区误差电压，再经过调制模块生成PWM波，并加入死区后生成IGBT驱动信号，实现死区 误差电压的补偿。
[0045] 本发明提出了一种=相逆变器死区时间在线调整及补偿方法，该方法通过在线 调整死区时间，同时将死区电压调制成基波与S倍频方波的合成电压，消除了死区造成的 谐波电压对电流的影响，克服了电流过零时，死区时间接近零的缺点，同时无需检测电流方 向，适用于S相系统，计算简单且容易实现，具有工程实用价值。
【附图说明】
[004引 图1为VSI的通用桥臂图。
[0047] 图2为误差电压产生的机理图。
[0048] 图3为相电流与死区时间的关系图。
[0049] 图4为相电流与误差电压的关系图。
[0050] 图5为死区时间的合成图。
[0051] 图6为死区误差电压补偿方法原理图。
【具体实施方式】
[0052] 下面结合附图对本发明一种=相逆变器死区时间在线调整及补偿方法作进一步 详细说明。
[0053] 1.S相死区误差电压合成矢量的确定
[0054] 在电压源型变流器（VSI)中，由于开关器件并非理想器件，为防止上下桥臂直通 必须要插入一段死区时间。图1所示为VSI的一个桥臂，定义电流流出VSI的方向为正方 向，流进VSI的方向为负方向。
[0055]图2为一个开关周期L之内，开关信号与桥臂输出电压的关系。在理想情况下上、 下桥臂驱动信号互补如图2 (a)所示，其所对应的桥臂电压如图2化）所示。在插入死区之后 上、下桥臂的驱动信号上升沿均向后延时死区时间Td，如图2 (C)所示。当电流1。> 0时，在 死区时间Td之内，电流的续流回路经过下桥臂的二极管，此时虽然下桥臂没有开通信号，但 是因二极管导通，a点电位为与下桥臂开关管开通的状态相同，故此时桥臂输出电压 如图2(d)所示。由此可W算出当1。> 0的情况下，在一个开关周期内，由于死区导致的误 差电压Uda如图2(d)阴影部分所示，根据面积等效原理有Uda=-UDC，Td/Ts。同理当1。<0 的情况下，一个PWM周期内死区造成的误差电压如图2 (e)所示，误差电压Uda=UDC，了。/%。 同理可推广至B，C两相。故可W得出由死区造成的误差电压的一