[发明专利]一种三相逆变器的死区补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及三相逆变器的控制，公布了一种三相逆变器的死区补偿方法，可以有效改善逆变器的输出，减小THD。

背景技术

随着电力电子技术和微处理技术的发展,交流调速技术也在迅速进步。为了使电压型逆变器输出较理想的电流波形,逆变器中的电力电子器件必须在较高的开关频率下工作。在电压型逆变器的同一桥臂的两个电力电子器件的换向过程中,为了防止直流母线电压短路将电力电子器件烧坏,同一桥臂中的一个电力电子器件必须完全关断后,另一个电力电子器件才可开通。这样,待开通的管子必须向后延迟一段时间再开通,这个延迟时间称为死区时间。这个死区时间使管子的有效开通时间减少,同时逆变器中的电力电子器件的开关频率很高,使得管子开通周期相应变小,导致电压型逆变器的输出波形畸变。

死区对逆变器输出波形的影响，可以用死区效应来分析。如图1所示电压型逆变器的主电路拓扑，为了防止逆变器的上下管子同时导通，每一个开关被加入了一定的死区时间（t_d）。除了加入延时外，开关本身还有动作延迟（t_{on_d}和t_{off_d}），以及器件的导通压降（u_s和u_d），都将会对逆变器的输出造成影响，而他们对逆变器输出的影响，都将在死区效应中具体分析得到。

选取a相进行研究，图2所示该相电感电流为正（i_a>0）时的控制信号和开关中点的输出波形。（a），（b）表示的是理想的PWM信号，成互补关系。与这种控制信号对应的开关中点的输出波形如（c）。当加入死区时，开关的开通时刻被延迟了t_d，关断时刻不变，对应的控制信号如（d），（e）。可以看到，这时候上下两管的控制信号不再成互补关系，再一个开关周期中，存在着两个时间段，上下管都处于关断状态，这时候的输出波形，就需要由电感电流的极性来判断。当电感电流为正（i_a>0），即电流流出逆变器时，将由下管的反并联二极管续流，忽略二极管的导通压降，此时输出电压相当于直接与地相连，因此v_o=0，相反的，当电感电流为负时，将由上管的反并联二极管续流，故而v_o=v_dc。这里考虑电感电流为正的情况，当加入死区时，逆变器开关中点的输出波形将如（f）所示。继续考虑开关本身的动作延迟后，逆变器的开关中点的电压波形如图（g）。图（h）是继续考虑器件的导通压降后的开关中点的电压波形，即综合分析所有因素后逆变器开关中点的实际输出波形。将（h）与（c）进行比较，其差值（i）就表示了由死区等因素造成的输出电压误差。这个电压误差在一个开关周期的平均值可以用下式表示：

verr=sign(ia)td+ton_d-toff_dTSvdc+von-stage---(1)]]>

其中是v_on-stage指由器件通态压降造成的输出电压误差，由下式表示：