一种三电平逆变器及其死区补偿电路的制作方法

本技术涉及逆变器死区补偿控制领域，特别是涉及一种三电平逆变器及其死区补偿电路。

背景技术：

1、在t型中点钳位式(t type-neutral point clamped，tnpc)三电平逆变器电路中，如图1所示，同一相的绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)按照功能可以分为桥臂管和钳位管，分别为桥臂管1(q1)、钳位管2(q2)、钳位管3(q3)、桥臂管4(q4)，其中q1和q3的工作为互补状态，q4和q3的工作为互补状态。由于igbt存在开通和关断延时，且关断时间一般大于开通时间，如果直接将互补的控制信号加在q1和q3的门级上,那么这两个开关管将会发生直通，所以必须在开关管导通和关断之间设置一定的死区时间。

2、为了改善死区效应对系统的影响，需要对tnpc三电平逆变器电路进行死区补偿，目前多通过软件的方式实现死区补偿。但是适应于软件所使用的电流方向检测方法对电流噪声、电流幅值和频率变化都较为敏感，特别是一些特殊负载在低频运行的情况下，由于存在零电流钳位现象和脉宽调制噪声的影响，开关频率附近的谐波分量较多，在零点附近使得电流方向的判断出现错误，从而使得在过零点时死区效应更加恶化，产生更加严重的畸变。

3、所以，现在本领域的技术人员亟需要一种三电平逆变器死区补偿电路，解决目前在三电平逆变器死区补偿中的不足。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种三电平逆变器及其死区补偿电路，以解决目前在三电平逆变器死区补偿中的不足。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提供一种三电平逆变器死区补偿电路，其特征在于，包括：第一比较器、第二比较器、第一基准电压模块、第二基准电压模块和处理器；

3、第一比较器和第二比较器的第一输入端分别与三电平逆变器上、下桥臂开关管的中间位置连接；第一比较器的第二输入端与第一基准电压模块连接，第二比较器的第二输入端接与第二基准电压模块连接；第一比较器和第二比较器的输出端分别与处理器连接；处理器与三电平逆变器的驱动电路连接，用于根据第一比较器和第二比较器输出的比较信号输出相应的控制信号至驱动电路；

4、其中，第一基准电压模块用于提供电压值小于三电平逆变器的母线直流电压值且大于母线直流电压值的二分之一的第一基准电压，第二基准电压模块用于提供电压值小于母线直流电压值的二分之一且大于零的第二基准电压。

5、优选的，第一基准电压模块和第二基准电压模块为分压电路；

6、第一基准电压模块的输入端与三电平逆变器的直流母线电容正极连接、输出端与第一比较器的第二输入端连接；

7、第二基准电压模块的输入端与三电平逆变器的直流母线电容正极连接、输出端与第二比较器的第二输入端连接。

8、优选的，还包括：第一光耦和第二光耦；

9、第一光耦设置于第一比较器的输出端和处理器之间，第二光耦设置于第二比较器的输出端和处理器之间。

10、优选的，还包括：第一缓冲器和第二缓冲器；

11、第一缓冲器的输入端与第一光耦连接、输出端与处理器连接；第二缓冲器的输入端与第二光耦连接、输出端与处理器连接。

12、优选的，还包括：电平转换芯片；

13、电平转换芯片的输入端与处理器的输出端连接，电平转换芯片的输出端与三电平逆变器的驱动电路连接。

14、优选的，还包括：第一采样电路和第二采样电路；

15、第一采样电路的输入端与三电平逆变器上、下桥臂开关管的中间位置连接、输出端与第一比较器的第一输入端连接；第二采样电路的输入端与三电平逆变器上、下桥臂开关管的中间位置连接、输出端与第二比较器的第一输入端连接。

16、优选的，第一基准电压模块包括：第一电阻和第二电阻；

17、第一电阻的第一端与三电平逆变器的直流母线电容正极连接，第一电阻的第二端通过第二电阻接地，并与第一比较器的第二输入端连接；

18、第二基准电压模块包括：第三电阻和第四电阻；

19、第三电阻的第一端与三电平逆变器的直流母线电容正极连接，第三电阻的第二端通过第四电阻接地，并与第二比较器的第二输入端连接。

20、优选的，第一采样电路包括：第五电阻和第六电阻；

21、第五电阻的第一端与三电平逆变器上、下桥臂开关管的中间位置连接，第五电阻的第二端通过第六电阻接地，并与第一比较器的第一输入端连接；

22、第二采样电路包括：第七电阻和第八电阻；

23、第七电阻的第一端与三电平逆变器上、下桥臂开关管的中间位置连接，第七电阻的第二端通过第八电阻接地，并与第二比较器的第一输入端连接。

24、优选的，第一光耦和第二光耦为高速光耦。

25、为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种三电平逆变器，包括上述的三电平逆变器死区补偿电路。

26、本实用新型所提供的一种三电平逆变器死区补偿电路，通过两个比较器检测三电平逆变器的输出电流方向以及实际输出电压的脉宽，具体的，利用三电平逆变器上、下桥臂开关管的中间位置在输出电流为正向(此处的正向定义为由逆变器流向电网)时输出的pwm波形信号的高电平等于三电平逆变器的母线直流电压值(udc)、低电平为1/2udc；在输出电流为负向时pwm波形信号的高电平为1/2udc、低电平为0的特性，通过小于udc但大于1/2udc的第一基准电压、以及小于1/2udc但大于0的第二基准电压对输出波形的电压大小进行比较，可得到两个比较输出信号，无论当前逆变器的输出电流为何种方向，两比较输出信号至少有一个可以完整地保留输出电压的pwm波形，从而实现实际输出电压脉宽的检测。同时，基于上述设置的两基准电压，当第一比较输出信号为pwm信号而第二比较输出信号为持续的高电平时，说明三电平逆变器当前输出电流为正向，而当第一比较输出信号为持续的低电平而第二比较输出信号为pwm信号时，说明三电平逆变器当前输出电流为负向，从而实现三电平逆变器输出电流方向的检测，并且这种电流方向检测方式不易受到零电流钳位现象和脉宽调制噪声的影响，准确性更好。进而，根据上述检测出的实际输出电压脉宽以及电流方向实现效果更好的死区补偿。

27、本实用新型提供的一种三电平逆变器，与上述死区补偿电路对应，效果同上。

技术特征：

1.一种三电平逆变器死区补偿电路，其特征在于，包括：第一比较器、第二比较器、第一基准电压模块、第二基准电压模块和处理器；

2.根据权利要求1所述的三电平逆变器死区补偿电路，其特征在于，所述第一基准电压模块和所述第二基准电压模块为分压电路；

3.根据权利要求1所述的三电平逆变器死区补偿电路，其特征在于，还包括：第一光耦和第二光耦；

4.根据权利要求3所述的三电平逆变器死区补偿电路，其特征在于，还包括：第一缓冲器和第二缓冲器；

5.根据权利要求1所述的三电平逆变器死区补偿电路，其特征在于，还包括：电平转换芯片；

6.根据权利要求1所述的三电平逆变器死区补偿电路，其特征在于，还包括：第一采样电路和第二采样电路；

7.根据权利要求2所述的三电平逆变器死区补偿电路，其特征在于，所述第一基准电压模块包括：第一电阻和第二电阻；

8.根据权利要求6所述的三电平逆变器死区补偿电路，其特征在于，所述第一采样电路包括：第五电阻和第六电阻；

9.根据权利要求3或4所述的三电平逆变器死区补偿电路，其特征在于，所述第一光耦和所述第二光耦为高速光耦。

10.一种三电平逆变器，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的三电平逆变器死区补偿电路。

技术总结
本技术公开一种三电平逆变器及其死区补偿电路，涉及逆变器死区补偿控制领域，用于补偿由死区影响造成的输出误差，针对目前的三电平逆变器死区补偿方案中的不足，提供一种三电平逆变器死区补偿电路，利用逆变器中间位置输出电压的波形特点，通过两特定电压值的基准电压与输出电压进行比较以获得两不同的比较信号；由两比较信号的特征即可判断出逆变器输出电流的方向，同时，两比较信号中至少有一个完整的保留了输出电压的PWM波形，可用于检测实际输出电压的波形，从而实现死区补偿。本申请在进行电流方向检测时采用的方案不易受到零电流钳位现象和脉宽调制噪声的影响，准确性更好，从而实现更好的死区补偿效果。

技术研发人员：冯栋,祁尔杰,王金,李文成,潘冬华,方刚
受保护的技术使用者：固德威技术股份有限公司
技术研发日：20230531
技术公布日：2024/1/14