[发明专利]三相变频器及其死区补偿电路和死区补偿方法

说明书

一种三相变频器及其死区补偿电路和死区补偿方法。死区补偿电路包括：坐标变换模块，用于根据参考角度对三相变频器的三相输出电流进行坐标变换，使其从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系，以获得其无功电流分量；滤波模块，用于获得无功电流波动量，包括低通滤波器和高通滤波器，低通滤波器用于对无功电流分量进行低通滤波，以滤除其噪声，高通滤波器用于对无功电流分量进行高通滤波，以滤除其直流部分；误差计算模块，用于计算无功电流波动量与零值之间的误差；调节控制模块，用于根据误差对无功电流波动量进行调节控制，以获得电压调节变化量；叠加模块，用于将电压调节变化量加入参考电压，以获得调节后电压，用于产生三相变频器的驱动信号。

技术领域

本发明是关于变频器及其相关电路和方法，特别是关于一种三相变频器及其死区补偿电路和死区补偿方法。

背景技术

在三相变频器中，为了防止同一桥臂的两个功率器件(例如开关器件功率模块一个桥臂的上下两管)同时开通而造成直流短路，通常在功率器件的驱动信号端加入开通脉冲延迟时间，亦称为“死区时间”。死区时间的加入能防止上下两管直通，但是会使变频器输出端电压不再是设计中的理想给定电压，而是产生了一定的非线性畸变，易使变频器输出电流产生振荡，从而为其所驱动的电机带来转矩脉动等负面效应。

为了抑制死区时间带来的电流振荡，变频器一般会采取死区补偿措施。现行应用较多的死区补偿方法，主要有两种：一种是时间补偿法，即直接对驱动脉冲的开通、关断时间进行调整，其具体方式是根据当前流过开关管的电流的极性，判断开关管的开通时间是延长还是缩短，对于固定的死区时间t_d，延长或缩短的时长是固定的；另一种是电压补偿法，即在调制波幅值上加上一定的电压补偿量，其中该电压补偿量是随输出电流极性的不同而不同。但是，上述两种方法均属于开环方式，其共同的缺点是：

(1)变频器的调制方式不同，具体实现也不同，对于正弦波脉宽调制(SPWM)和空间矢量调制(SVPWM)，其具体实现都需要进行单独设计。

(2)变频器的死区时间不同时，补偿时间或补偿电压值都需要重新设置。

(3)依赖于对电流极性的判断，而电流极性判断存在过零点检测不准的问题，影响补偿准确度。

(4)变频器的三相输出电流的极性存在多种组合，对于每种组合都需要单独处理，加大了复杂度。

另外，现有技术中也存在利用电流闭环法来消除振荡，其方法为检测电机的无功电流，在非振荡区域测量出无功电流实际值，并将此实际值作为控制的目标值，通过闭环控制无功电流始终为此目标值。但此种方法的不足之处在于：

(1)依赖非振荡区域的无功电流检测值，如果检测值失真会导致电机无功电流的分配量存在误差，无法弥补。

(2)在某些动态场合，无功电流分量、有功电流分量的分解会存在偏差，此时控制恒定的“无功电流”是不准确的，会影响动态条件下的响应。

可见，现行的方法在通用性、准确度、简易度等方面存在一定的缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的在于提供一种通用性更强的三相变频器及其死区补偿电路和死区补偿方法，旨在消除死区时间带来的电机电流振荡等负面效应，提高电机运行的平稳度。

为了实现上述目的，本发明提供一种三相变频器的死区补偿电路，其特点在于，包括：

一坐标变换模块，用于根据一参考角度对一三相变频器的三相输出电流进行坐标变换，使其从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系，以获得所述三相输出电流的无功电流分量；

一滤波模块，用于获得一无功电流波动量，所述滤波模块包括一低通滤波器和一高通滤波器，所述低通滤波器用于对所述无功电流分量进行低通滤波，以滤除所述无功电流分量的噪声，所述高通滤波器用于对所述无功电流分量进行高通滤波，以滤除所述无功电流分量的直流部分；