一種基于npc三電平svpwm整流器死區(qū)補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于NPC三電平SVPWM整流器死區(qū)補(bǔ)償方法，該方法首先通過(guò)計(jì)算不考慮和考慮管壓降的無(wú)死區(qū)和有死區(qū)的重構(gòu)電壓沖量的通用表達(dá)式，得出重構(gòu)電壓沖量補(bǔ)償量的通用表達(dá)式；然后，根據(jù)各相電流方向及電壓時(shí)序狀態(tài)，選擇與三相電壓相對(duì)應(yīng)的重構(gòu)電壓沖量補(bǔ)償量的通用表達(dá)式，計(jì)算出電壓補(bǔ)償量；最后，將計(jì)算得到的電壓補(bǔ)償量反饋到重構(gòu)前的參考電壓矢量，進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明采用了一種新型的補(bǔ)償量選擇方法，在電壓重構(gòu)的過(guò)程中計(jì)算補(bǔ)償量，并對(duì)參考電壓進(jìn)行補(bǔ)償參與控制；本發(fā)明充分考慮了死區(qū)時(shí)間和管壓降，解決了基于NPC三電平整流器中由死區(qū)效應(yīng)產(chǎn)生的電壓和電流畸變問(wèn)題，提高了系統(tǒng)性能。
【專利說(shuō)明】-種基于NPC三電平SVPWM整流器死區(qū)補(bǔ)償方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是涉及一種變頻器死區(qū)補(bǔ)償方法，尤其涉及一種基于NPC三電平SVPWM整 流器死區(qū)補(bǔ)償方法，屬于電力電子與電力傳動(dòng)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 在實(shí)際整流器、逆變器控制中，為了避免一類直通短路現(xiàn)象的發(fā)生，必須加入死區(qū) 時(shí)間防止功率器件直通。對(duì)于死區(qū)作用時(shí)刻，由于交流側(cè)各相電位會(huì)根據(jù)電流方向而產(chǎn)生 波動(dòng)，所以對(duì)于輸出電壓會(huì)產(chǎn)生影響，降低了整流器和逆變器的控制精度，因此有必要對(duì)死 區(qū)效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。
[0003] 對(duì)于死區(qū)補(bǔ)償，現(xiàn)行的方法主要有兩種：一是硬件補(bǔ)償，通過(guò)增加硬件電路對(duì)輸出 實(shí)際電壓和電壓參考值比較，直接對(duì)SVPWM輸出調(diào)制波進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，即直接改變Ta、Tb、 Tc作用時(shí)間來(lái)對(duì)死區(qū)補(bǔ)償，但該方法需要硬件在線檢測(cè)電流正負(fù)，運(yùn)行成本較高。二是軟件 補(bǔ)償，通過(guò)控制死區(qū)補(bǔ)償算法，不需要增加硬件，靈活性強(qiáng)，但現(xiàn)有的軟件補(bǔ)償方法中對(duì)補(bǔ) 償量的選擇忽略了由開關(guān)管、二極管等功率器件的導(dǎo)通壓降所帶來(lái)的誤差效應(yīng)，從而導(dǎo)致 電壓和電流畸變大，補(bǔ)償精度低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于NPC三電平SVPWM整流器死區(qū) 補(bǔ)償方法，該方法在補(bǔ)償死區(qū)效應(yīng)的同時(shí)，兼顧了由開關(guān)管、二極管等功率器件的導(dǎo)通壓 降帶來(lái)的誤差效應(yīng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于NPC三電平 SVPWM整流器死區(qū)補(bǔ)償方法，其步驟為： (1) 不考慮開關(guān)管、續(xù)流二極管及嵌拉二極管壓降，對(duì)電壓進(jìn)行重構(gòu)，計(jì)算理想情況下 無(wú)死區(qū)的重構(gòu)電壓沖量的通用表達(dá)式； (2) 考慮開關(guān)管、續(xù)流二極管及嵌拉二極管壓降，對(duì)電壓進(jìn)行重構(gòu)，計(jì)算實(shí)際情況下有 死區(qū)的重構(gòu)電壓沖量的通用表達(dá)式； (3) 計(jì)算重構(gòu)電壓沖量補(bǔ)償量的通用表達(dá)式； (4) 對(duì)基于NPC三電平SVPWM整流器的三相電流進(jìn)行坐標(biāo)變換，根據(jù)其合成矢量所在扇 區(qū)判斷各相電流方向； (5) 根據(jù)參考電壓矢量所在的扇區(qū)判斷三相橋臂電壓時(shí)序狀態(tài)； (6) 根據(jù)各相電流方向及電壓時(shí)序狀態(tài)，選擇與a、b、c三相相對(duì)應(yīng)的重構(gòu)電壓沖量補(bǔ) 償量的通用表達(dá)式，計(jì)算出電壓補(bǔ)償量； (7) 將計(jì)算得到的電壓補(bǔ)償量反饋到重構(gòu)前的參考電壓矢量，進(jìn)行補(bǔ)償。
[0005] 所述步驟（1)和步驟（2)中對(duì)電壓進(jìn)行重構(gòu)的方法為，將三電平的電壓重構(gòu)簡(jiǎn)化 到兩電平扇區(qū)去處理，把需要重構(gòu)的電壓矢量分別定位在小六邊形去處理，然后將其小六 邊形的中心在A、B、C軸上的分量作為補(bǔ)償量即可，三電平變換器輸出重構(gòu)相電壓為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于NPC三電平SVPWM整流器死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于：該方法包括以下步 驟： (1) 不考慮開關(guān)管、續(xù)流二極管及嵌拉二極管壓降，對(duì)電壓進(jìn)行重構(gòu)，計(jì)算理想情況下 無(wú)死區(qū)的重構(gòu)電壓沖量的通用表達(dá)式； (2) 考慮開關(guān)管、續(xù)流二極管及嵌拉二極管壓降，對(duì)電壓進(jìn)行重構(gòu)，計(jì)算實(shí)際情況下有 死區(qū)的重構(gòu)電壓沖量的通用表達(dá)式； (3) 計(jì)算重構(gòu)電壓沖量補(bǔ)償量的通用表達(dá)式； (4) 對(duì)基于NPC三電平SVPWM整流器的三相電流進(jìn)行坐標(biāo)變換，根據(jù)其合成矢量所在扇 區(qū)判斷各相電流方向； (5) 根據(jù)參考電壓矢量所在的扇區(qū)判斷三相橋臂電壓時(shí)序狀態(tài)； (6) 根據(jù)各相電流方向及電壓時(shí)序狀態(tài)，選擇與a、b、c三相相對(duì)應(yīng)的重構(gòu)電壓沖量補(bǔ) 償量的通用表達(dá)式，計(jì)算出電壓補(bǔ)償量； (7) 將計(jì)算得到的電壓補(bǔ)償量反饋到重構(gòu)前的參考電壓矢量，進(jìn)行補(bǔ)償。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NPC三電平SVPWM整流器死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于： 所述步驟（1)和步驟（2)中對(duì)電壓進(jìn)行重構(gòu)的方法為，將三電平的電壓重構(gòu)簡(jiǎn)化到兩電平 扇區(qū)去處理，把需要重構(gòu)的電壓矢量分別定位在小六邊形去處理，然后將其小六邊形的中 心在A、B、C軸上的分量作為補(bǔ)償量即可，三電平變換器輸出重構(gòu)相電壓為 ：
其中分別為三相對(duì)應(yīng)補(bǔ)償電壓量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NPC三電平SVPWM整流器死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于： 所述步驟（1)理想情況下無(wú)死區(qū)的重構(gòu)電壓沖量的通用表達(dá)式為：
其中，D為開關(guān)導(dǎo)通占空比，為開關(guān)周期。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NPC三電平SVPWM整流器死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于： 所述步驟（2)實(shí)際情況下有死區(qū)的重構(gòu)電壓沖量的通用表達(dá)式為：
其中，z^為死區(qū)時(shí)間，、為IGBT壓降，^為二極管壓降，[開關(guān)周期^為開關(guān)導(dǎo)通 占空比。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NPC三電平SVPWM整流器死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于： 所述步驟（3)重構(gòu)電壓沖量補(bǔ)償量的通用表達(dá)式為：
其中，為死區(qū)時(shí)間，v_-為IGBT壓降，乂為二極管壓降，J；開關(guān)周期，^為開關(guān)導(dǎo)通 占空比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NPC三電平SVPWM整流器死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于： 所述步驟（4)三相電流的坐標(biāo)變換為clack變換，即3/2靜止坐標(biāo)系變換。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NPC三電平SVPWM整流器死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于： 所述步驟（6)重構(gòu)電壓沖量補(bǔ)償量的通用表達(dá)式的選擇，是根據(jù)起始小矢量進(jìn)行判斷。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NPC三電平SVPWM整流器死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于： 所述步驟（7)電壓補(bǔ)償量為·& 5坐標(biāo)系中的電壓補(bǔ)償量。
【文檔編號(hào)】H02M7/219GK104253550SQ201410536905
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】張輝, 魚瑞文, 王珂, 張傳金, 史經(jīng)從 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)