[发明专利]基于双基准双比较零点的通用变频器低速性能死区补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种基于“双基准双比较零点”的通用变频器低速性能死区补偿方法。

背景技术

目前，随着电力电子技术的发展，功率器件如IGBT、MOSFET等广泛应用于PWM变流电路中。在PWM三相逆变器中，理想情况下，每项桥臂的上下两个开关器件严格轮流导通和关断。但实际情况是，每个器件的导通、关断都需要一定的时间，尤其是关断时间比导通时间要长。在关断过程中，如果截止的器件立刻导通，必然引起直流母线直接短路。为了防止这种情况发生，必须在驱动信号中引入一段死区时间，一般逆变器在程序中人为在理想控制信号增加时间延迟，延迟一段时间，一般称这段时间为死区时间。在此时间内，桥臂上下开关器件都没有触发信号。由于人为在程序中加入了死区时间，使得逆变器的输出不是理想PWM波形，影响了PWM方案的实际使用效果，这些都在死区效应影响的范畴内。死区时间的加入，影响了逆变器输出电压和输出电流，导致输出电压存在误差。该误差是谐波的重要来源，它不但增加了系统的损耗，甚至还可能造成系统不稳定。对于电机驱动系统，死区效应会使得电机在低速轻载工况下的输出电压和输出电流发生严重畸变，不是规则的正弦波，会引起电机转矩脉动和谐波。

死区的存在使得输出基波电压下降，相位发生变化，低次谐波增加。特别当输出电压或频率很低的情况下，这种影响将会变得十分严重，定子铜耗、铁耗显著增加，转矩脉动还会导致调速系统的不稳定，由于该系统经常运行在低频状态，因此必须采取一定的补偿措施来消除死区效应的影响。为了弥补死区造成的电位的丢失，必须通过精确判断输出相电流的方向，增加或减小相应开关管的开通时间来实现。

通用变频器的三相逆变器主电路见附图1，以U相为例，当逆变器输出电流流出桥臂时，上下臂的换流在VT1和下桥臂的续流二极管VD2之间进行，此时VT2实际并不起作用，也就是说，当i_U＞0时，U相输出电流只流经VT1或VD2，即使VT2导通，电流也不流经VT2(电流单向流动)，此时正向PWM波就少了一个宽度为t_d的脉冲，也就是说在死区期间，输出电压多出一个t_d宽度的负电位；同理，当逆变器输出电流流进桥臂时，上下桥臂的换流在上桥臂的续流二极管VD1和VT2之间进行，VT1并不起作用，就是说，当i_U＜0时，U相输出电流只流经VT2或续流VD1，即使VT1导通，电流也不流经VT1(同样因电流单向流动)，此时负向PWM波就少了一个宽度为t_d的脉冲，也就是说在死区期间，输出电压多出一个t_d宽度的正电位。基于这一原理，当i_U＞0时，只需对上桥臂的通断进行控制，将VT1的导通时间延长t_d，而对下桥臂而将VT2的导通时间缩短t_d，即VT1的关断时刻延迟t_d，VT2的开通时刻延迟t_d，增加一个宽度为t_d的正脉冲；同理，当i_U＜0时，只需对下桥臂的通断进行控制，将VT2的导通时间延迟t_d，将VT1的导通时间缩短t_d，即VT2的关断时刻延迟t_d，VT1的开通时刻延迟t_d，增加一个宽度为t_d的正脉冲。

现有技术的缺点是不能准确检测电流过零点，因为在电流检测通道中存在着高频噪声，当有电流流出时，被测信号将是电流信号和高频噪声信号的叠加；这个误差的存在使得在过零点附近检测到的电流极性与实际极性有可能不同，会出现波动，因而难以精确地确定过零点的位置。过零点位置不准确导致电流极性发生错误，必然产生死区误补偿，不但没有消除人为加入死区对系统的影响，反而会加重对系统的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有基于电流极性死区补偿方法中不能够准确检测电流极性，尤其在过零点附近，导致死区补偿不正常而提出的一种低速死区补偿方案，该方法简单，能够准确检测电流过零点。

本发明的技术方案如下：

一种基于双基准双比较零点的通用变频器低速性能死区补偿方法，包括以下步骤：

A1、系统初始化设置比较零点为512；

A2、进入PWM中断程序；