[发明专利]一种基于NPC三电平SVPWM整流器死区补偿方法

说明书

技术领域

本发明是涉及一种变频器死区补偿方法，尤其涉及一种基于NPC三电平SVPWM整流器死区补偿方法，属于电力电子与电力传动领域。 

背景技术

在实际整流器、逆变器控制中，为了避免一类直通短路现象的发生，必须加入死区时间防止功率器件直通。对于死区作用时刻，由于交流侧各相电位会根据电流方向而产生波动，所以对于输出电压会产生影响，降低了整流器和逆变器的控制精度，因此有必要对死区效应进行补偿。 

对于死区补偿，现行的方法主要有两种：一是硬件补偿，通过增加硬件电路对输出实际电压和电压参考值比较，直接对SVPWM输出调制波进行动态调整，即直接改变Ta、Tb、Tc作用时间来对死区补偿，但该方法需要硬件在线检测电流正负，运行成本较高。二是软件补偿，通过控制死区补偿算法，不需要增加硬件，灵活性强，但现有的软件补偿方法中对补偿量的选择忽略了由开关管、二极管等功率器件的导通压降所带来的误差效应，从而导致电压和电流畸变大，补偿精度低。 

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于NPC三电平SVPWM整流器死区补偿方法，该方法在补偿死区效应的同时，兼顾了由开关管、二极管等功率器件的导通压降带来的误差效应。为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种基于NPC三电平SVPWM整流器死区补偿方法，其步骤为： 

（1）不考虑开关管、续流二极管及嵌拉二极管压降，对电压进行重构，计算理想情况下无死区的重构电压冲量的通用表达式；

（2）考虑开关管、续流二极管及嵌拉二极管压降，对电压进行重构，计算实际情况下有死区的重构电压冲量的通用表达式；

（3）计算重构电压冲量补偿量的通用表达式；

（4）对基于NPC三电平SVPWM整流器的三相电流进行坐标变换，根据其合成矢量所在扇区判断各相电流方向；

（5）根据参考电压矢量所在的扇区判断三相桥臂电压时序状态；

（6）根据各相电流方向及电压时序状态，选择与a、b、c三相相对应的重构电压冲量补偿量的通用表达式，计算出电压补偿量；

（7）将计算得到的电压补偿量反馈到重构前的参考电压矢量，进行补偿。

所述步骤（1）和步骤（2）中对电压进行重构的方法为，将三电平的电压重构简化到两电平扇区去处理，把需要重构的电压矢量分别定位在小六边形去处理，然后将其小六边形的中心在A、B、C轴上的分量作为补偿量即可，三电平变换器输出重构相电压为： 

                                                                

其中分别为三相对应补偿电压量。

所述步骤（1）理想情况下无死区的重构电压冲量的通用表达式为： 

              

其中，为开关导通占空比，为开关周期。

所述步骤（2）实际情况下有死区的重构电压冲量的通用表达式为： 

                 

其中，为死区时间，为IGBT压降，为二极管压降，开关周期，为开关导通占空比。

所述步骤（3）重构电压冲量补偿量的通用表达式为： 

              

其中，为死区时间，为IGBT压降，为二极管压降，开关周期，为开关导通

占空比。

所述步骤（4）三相电流的坐标变换为clack变换，即3/2静止坐标系变换。 

所述步骤（6）重构电压冲量补偿量的通用表达式的选择，是根据起始小矢量进行判断。 

所述步骤（7）电压补偿量为坐标系中的电压补偿量。 

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 

（1）  在已有的控制算法基础上进行补偿，不需要增加硬件，运行成本低，灵活性强；

（2）  将三电平的电压重构也可以简化到两电平扇区去处理，把需要重构的电压矢量分别定位在小六边形去处理，然后将其小六边形的中心在A、B、C轴上的分量作为补偿量，此重构方法效果很好，实时性也较好；

（3）  采用了一种新型的补偿量选择方法，在电压重构的过程中计算补偿量，对参考电压进行补偿参与控，该方法计算简单，补偿效果好；

（4）  在补偿死区效应的同时，兼顾了由于IGBT和二极管导通压降带来的误差效应，降低了电压和电流畸变问题，提高了系统性能。

附图说明