CN112072986B - 一种精确的三相逆变器死区补偿方法及三相逆变器 - Google Patents

一种精确的三相逆变器死区补偿方法及三相逆变器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电机控制技术领域,特别涉及一种精确的三相逆变器死区补偿方法及三相逆变器,其中,一种精确的三相逆变器死区补偿方法,包括读取三相逆变器输出的三相电流ia、ib、ic;令三相电流ia、ib、ic经过CLARKE变换和PARK变换得到id和iq电流,id和iq电流再经过延时补偿后的反PARK变换得出iα和iβ电流;通过iα和iβ电流判断电流空间矢量Is所在扇区及三相电流极性;根据扇区、三相电流极性及电压补偿深度系数ρ确定不同扇区的补偿电压分量ΔUα和ΔUβ;根据死区补偿电压Uα和Uβ输入SVPWM,补偿死区效应及控制三相逆变器功率开关;通过考虑功率器件延时和管压降,及引入延时补偿和电压补偿深度系数,使得死区补偿更精确。

Description

一种精确的三相逆变器死区补偿方法及三相逆变器
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域,特别涉及一种精确的三相逆变器死区补偿方法及三相逆变器。
背景技术
设计逆变器时,为防止上下桥臂出现直通,通常需设置一个死区时间以延迟开关器件的导通,即需要在上下桥臂的PWM脉冲插入死区时间,而由于死区时间的存在,及逆变器开关特性不理想导致逆变器输出的相电压、相电流存在畸变及谐波,电机转矩脉动,特别是电机低速运行时,相电流波形畸变严重,需要进行死区补偿,使相电流波形正弦度更好。
近些年来,各种对于死区补偿算法的文献相继提出,虽然中国专利申请(公开号为CN107317502A)公开的逆变器死区补偿方法、装置和逆变器,使获取的采样电流相位更准确,从而得到更准确的相位死区补偿值,优化了死区补偿的效果。
目前的死区补偿大多在ABC坐标系、α,β坐标系或d,q坐标系下补偿电压,或是直接补偿死区时间,但是,依然存在死区补偿过程中处理繁杂,容易出现误判,导致死区补偿不精确的现象。
发明内容
为解决上述现有技术中死区补偿不精确的不足,本发明提供的一种精确的三相逆变器死区补偿方法,能够使死区补偿更精确。
本发明提供的一种精确的三相逆变器死区补偿方法,包括以下步骤:
读取三相逆变器输出的三相电流ia、ib、ic,电机转子位置电角度θe及电机转子电角速度ωe;
令所述三相电流ia、ib、ic经过CLARKE变换和PARK变换得到id和iq电流,id和iq电流再经过延时补偿后的反PARK变换得出iα和iβ电流;
通过iα和iβ电流判断电流空间矢量Is所在扇区及三相电流极性;
根据扇区、三相电流极性及电压补偿深度系数ρ确定不同扇区的补偿电压分量ΔUα和ΔUβ;
根据死区补偿电压Uα和Uβ输入SVPWM,补偿死区效应及控制三相逆变器功率开关。
进一步地,CLARKE变换的系数为
Figure BDA0002680521200000021
Figure BDA0002680521200000022
三相电流经过CLARKE变换为
Figure BDA0002680521200000023
PARK变换为
Figure BDA0002680521200000024
反PARK变换为
Figure BDA0002680521200000025
进一步地,θe1=θe+Δθ,Δθ=λ*ωe,λ为延时补偿系数,延时补偿系数用于调节电机处于不同电机机械转速nf和不同电机转矩指令Te两者参数、或者不同电机机械转速nf、不同电机转矩指令Te、不同母线电压Udc以及不同脉冲宽度调制周期Ts四维参数时补偿角度大小;Δθ为延时补偿角度,所述电机转子位置电角度θe和电机转子电角速度ωe通过角度传感器测量。
进一步地,利用三条直线X、Y、Z将电机空间矢量Is分割成若干扇区,其中,X=iα,
Figure BDA0002680521200000031
当X,Y,Z为0时,将电机空间矢量Is分割为六个扇区。
进一步地,根据sign(X),sign(Y),sign(Z)判断电流空间矢量Is所在扇区及三相电流极性;
当X,Y,Z均大于0时,sign(X)=1,ia相电流极性为正,sign(Y)=1,ib相电流极性为负,sign(Z)=1,ic相电流极性为负。
进一步地,当X,Y,Z均小于0时,sign(X)=-1,ia相电流极性为负,sign(Y)=-1,ib相电流极性为正,sign(Z)=-1,ic相电流极性为正。
进一步地,当相电流极性为正时,所补偿的相电压的相平均电压误差矢量ΔUx=ΔUxn,当相电流极性为负时,所补偿的相电压的相平均电压误差矢量ΔUx=-ΔUxn,三相平均电压误差矢量ΔUx包括ΔUa、ΔUb和ΔUc;
ΔUxn=ρ*|ΔVxn|/Ts或ΔUxn=ρ*(Tcom/Ts)*Udc,其中,电压补偿深度系数ρ用于调节电机处于不同电机机械转速nf和不同电机转矩指令Te两者参数、或者不同电机机械转速nf、不同电机转矩指令Te、不同母线电压Udc以及不同脉冲宽度调制周期Ts四维参数时的电压补偿量大小,ΔVxn为其中一相在PWM周期Ts内输出的误差电压,Tcom为总的死区补偿时间,Udc为输入三相逆变器的母线电压,Ts为PWM信号周期。
进一步地,不同扇区的补偿电压分量ΔUα和ΔUβ为
Figure BDA0002680521200000032
Figure BDA0002680521200000041
进一步地,死区补偿电压
Figure BDA0002680521200000042
其中,Uα*,Uβ*为原α,β轴电压。
本发明还提供一种采用如上任一项所述的一种精确的三相逆变器死区补偿方法的三相逆变器。
与现有技术相比,本发明提供的一种精确的三相逆变器死区补偿方法,通过引入延时补偿和电压补偿深度系数,用于精确调节电机处于不同电机机械转速nf和不同电机转矩指令Te两者参数、或者不同电机机械转速nf、不同电机转矩指令Te、不同母线电压Udc以及不同脉冲宽度调制周期Ts四维参数时的补偿量大小,防止过补偿或欠补偿,同时考虑三相逆变器实际功率器件的延时和管压降,从而提升死区补偿效果,完善电流波形正弦度,使得三相逆变器死区补偿更精确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的三相逆变器死区补偿方法的流程示意图一;
图2为本发明提供的三相逆变器死区补偿的流程示意图二;
图3为本发明提供的交流电机控制系统示意图;
图4为本发明提供的α,β坐标下的扇区及电流极性分布图;
图5为本发明提供的扇区与电流极性对应关系图;
图6为本发明提供的A相电流为正时的死区效应波形图;
图7为本发明提供的A相电流为负时的死区效应波形图;
图8为本发明提供的扇区与电流极性及补偿电压分量对应关系图;
图9为本发明提供的未加死区补偿时三相电流波形;
图10为本发明提供的未加死区补偿时A相电流频谱图;
图11为本发明提供的加入死区补偿后三相电流波形;
图12为本发明提供的加入死区补偿后A相电流频谱图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
由于不同型号的功率器件组成的三相逆变器,其开关特性及开关时间不同,即使同一型号的功率器件组成的三相逆变器,因用不同驱动板或不同驱动控制电路驱动,不同的驱动电压,其传输延时、开关特性及开关时间也不同,因此,通过实验测试或功率器件手册获得各功率器件的开通延迟时间td(on),关断延迟时间td(off),驱动器(或者驱动控制电路)由低电平到高电平的传输延迟时间tPLH、高电平到低电平的传输延迟时间tPHL及功率器件导通管压降Usat,反向续流二极管压降Ud,由于上升时间tr和下降时间tf与其他时间参数相比小很多,故此处忽略不计。
其中,开通延迟时间td(on),是指从Vge上升到10%至Ic上升到10%的时间;关断延迟时间td(off),从Vge下降到90%至Ic下降到90%的时间;低电平到高电平的传输延迟时间tPLH,是指输入信号上升到50%至输出信号上升到50%的时间;高电平到低电平的传输延迟时间tPHL,是指输入信号下降到50%至输出信号下降到50%的时间;Vge是功率开关器件门极驱动电压信号,Ic是流过功率开关器件的电流。
因此,三相逆变器在不同的母线电压Udc下,电机处于不同机械转速、不同转矩指令及不同PWM周期Ts时,三相逆变器的死区效应也不同;电压补偿深度系数ρ和反PARK变换延时补偿系数λ可以通过电机机械转速nf和电机转矩指令Te两者参数,或者电机机械转速nf、电机转矩指令Te、母线电压Udc以及脉冲宽度调制(简称PWM)周期Ts四维参数进行调节,使得低速时相电流波形正弦度良好。本发明提供的一种精确的三相逆变器死区补偿方法中,电压补偿深度系数ρ和反PARK变换延时补偿系数λ为在电机处于不同电机机械转速nf和不同电机转矩指令Te两者参数,或者不同电机机械转速nf、不同电机转矩指令Te、不同母线电压Udc以及不同脉冲宽度调制(简称PWM)周期Ts四维参数下,根据相电流波形正弦度优劣调试匹配得出。
如图1所示,本发明提供的一种精确的三相逆变器死区补偿方法,包括以下步骤:读取三相逆变器输出的三相电流ia、ib、ic,电机转子位置电角度θe及电机转子电角速度ωe;令所述三相电流ia、ib、ic经过CLARKE变换和PARK变换得到电流id和iq,再经过延时补偿后的反PARK变换得出电流iα和iβ;通过所述iα和iβ电流判断电流空间矢量Is所在扇区及所述三相电流极性;根据扇区、三相电流极性及电压补偿深度系数ρ确定不同扇区的补偿电压分量ΔUα和ΔUβ;根据死区补偿电压Uα和Uβ输入SVPWM,补偿死区效应及控制三相逆变器功率开关。
具体实施时,如图1、图2、图3所示,三相逆变器分别与直流电源与交流电机相连接,三相逆变器用于将直流电能转变成交流电供交流电机使用,驱动控制电路作用于三相逆变器,首先在每个脉冲宽度调制(简称PWM)开关周期内读取输入三相逆变器的母线电压Udc、三相逆变器输出的三相电流ia、ib、ic,电机转子位置电角度θe及电机转子电角速度ωe,较佳地,本实施例中电机转子位置电角度θe和电机转子电角速度ωe通过角度传感器测量得出;优选地,电机转子位置电角度θe和电机转子电角速度ωe也可通过其他无位置传感器算法估算得出。
接着,如图1、图2所示,令三相电流ia、ib、ic经过CLARKE变换和PARK变换得到id和iq电流,id和iq电流再经过延时补偿后的反PARK变换得出iα和iβ电流;其中,PARK变换使用的电机转子位置电角度是θe,反PARK变换使用的电机转子位置电角度是θe1,θe1=θe+Δθ,Δθ=λ*ωe,λ为延时补偿系数,延时补偿系数λ为在电机处于不同电机机械转速nf和不同电机转矩指令Te两者参数、或者不同电机机械转速nf、不同电机转矩指令Te、不同母线电压Udc以及不同脉冲宽度调制(简称PWM)周期Ts四维参数下,根据相电流波形正弦度优劣调试匹配得出;Δθ为延时补偿角度;CLARKE变换使用的是等幅值变换,系数为
Figure BDA0002680521200000071
如果使用等功率变换则变换系数为
Figure BDA0002680521200000072
PARK和反PARK变换是基于q轴超前d轴90°电角度且以转子磁场为d轴的坐标变换,且电机转子位置电角度θe是以转子磁场为d轴与电机A相轴线的夹角。
具体地,三相电流ia、ib、ic通过
Figure BDA0002680521200000073
CLARKE变换,再通过
Figure BDA0002680521200000081
PARK变换得到id和iq电流;id和iq电流通过
Figure BDA0002680521200000082
反PARK变换得出iα和iβ电流。
接着,如图4所示,由iα,iβ组成的三条直线X、Y、Z将电流空间矢量Is分割成若干扇区,判断Is所在扇区及三相电流极性;电流空间矢量Is为电机电流合成空间矢量,令X=iα,
Figure BDA0002680521200000083
具体地,令X、Y、Z的值均为0时,X、Y、Z三条直线将电流空间矢量Is分割成六个扇区,以便于根据扇区判断三相电流极性,同时,根据sign(X),sign(Y),sign(Z)判断电流空间矢量Is所在扇区及三相电流极性。
如图4、图5所示,当X,Y,Z均大于0时,sign(X)=1,ia相电流极性为正,sign(Y)=1,ib相电流极性为负,sign(Z)=1,ic相电流极性为负;当X,Y,Z均小于0时,sign(X)=-1,ia相电流极性为负,sign(Y)=-1,ib相电流极性为正,sign(Z)=-1,ic相电流极性为正。
然后,根据扇区、三相电流极性及电压补偿深度系数ρ确定不同扇区的补偿电压分量ΔUα和ΔUβ,电压补偿深度系数ρ为在电机处于不同电机机械转速nf和不同电机转矩指令Te两者参数,或者不同电机机械转速nf、不同电机转矩指令Te、不同母线电压Udc以及不同脉冲宽度调制(简称PWM)周期Ts四维参数下,根据相电流波形正弦度优劣调试匹配得出。
具体地,如图5、图6、图7、图8所示,以电流流入电机为正电流方向,A相电流为例,Vg1为A相上桥功率开关的PWM信号,Vg4为A相下桥功率开关的PWM信号,Van为理想情况下无死区时间、无器件开关延时情况下的A相端电压,Van’为实际情况下的A相端电压,ΔVan为A相在一个PWM周期Ts内输出的误差电压,tod为从PWM信号输入到功率器件开通的总延迟时间,tod=td(on)+tPLH;tsd为从PWM信号输入到功率器件关断的总延迟时间,tsd=td(off)+tPHL
ton为其中一相上桥功率开关理论计算的导通时间,toff为其中一相上桥功率开关理论计算的关断时间,Tequ为等效的死区时间,考虑了功率开关延时特性及管压降和驱动电路延时,Tcom为总的死区补偿时间,Udc为母线电压,td为上下桥功率开关PWM信号设定的死区时间,Ts为PWM信号周期,ΔU为一个PWM信号开关周期内相平均电压误差矢量,ΔUx为某一相需要补偿的平均电压误差矢量,ΔUx包括ΔUa,ΔUb,ΔUc。
作为本实施例中一个优选的实施例,当相电流为正时,该相在一个PWM周期Ts内输出的误差电压为ΔVxn,误差电压ΔVxn包括ΔVan,ΔVbn,ΔVcn;相平均电压误差矢量的绝对值为ΔUxn,相平均电压误差矢量的绝对值ΔUxn包括ΔUan,ΔUbn,ΔUcn。
ΔVxn=(td+td(on)+tPLH)*[-(Udc+Ud)]+(ton-td-td(on)-tPLH)*(-Usat)+(td(off)+tPHL)*(Udc-Usat)+(toff-td(off)-tPHL)*(-Ud)
=(td(off)+tPHL-td-td(on)-tPLH)*Udc+(td(off)+tPHL-td-td(on)-tPLH-toff)*Ud+(td-ton+td(on)+tPLH-td(off)-tPHL)*Usat;
ΔUxn=ρ*|ΔVxn|/Ts;
此时,所补偿的相电压的相平均电压误差矢量ΔUx=ΔUxn,本实施例中,ΔUa=ΔUan;
当相电流为负时,该相在一个PWM周期Ts内输出的误差电压为ΔVxn,误差电压ΔVxn包括ΔVan,ΔVbn,ΔVcn;相平均电压误差矢量的绝对值为ΔUxn,相平均电压误差矢量的绝对值ΔUxn包括ΔUan,ΔUbn,ΔUcn;
ΔVxn=(td(off)+tPHL)*(Usat-Udc)+(ton-td(off)-tPHL)*Ud+(td+td(on)+tPLH)*(Udc+Ud)+(toff-td-td(on)-tPLH)*Usat
=(td+td(on)+tPLH-td(off)-tPHL)*Udc+(ton-td(off)-tPHL+td+td(on)+tPLH)*Ud+(toff-td-td(on)-tPLH+td(off)+tPHL)*Usat;
ΔUxn=ρ*|ΔVxn|/Ts;
此时,所补偿的相电压的相平均电压误差矢量ΔUx=-ΔUxn,本实施例中,ΔUa=-ΔUan;
同理,根据上述方法计算B相和C相所补偿的相电压的相平均电压误差矢量ΔUb和ΔUc;由死区效应导致的三相平均电压误差矢量经过CLARKE变换得出补偿电压分量ΔUα和ΔUβ,
Figure BDA0002680521200000101
最后,如图1、图2所示,将补偿电压分量ΔUα和ΔUβ与原α,β轴电压相加得出死区补偿电压Uα和Uβ,
Figure BDA0002680521200000102
Uα*,Uβ*为原α,β轴电压,Uα,Uβ为补偿后新的α,β轴电压;
根据死区补偿电压Uα和Uβ输入空间矢量脉宽调制算法(简称SVPWM),用以补偿死区效应,控制逆变器功率开关。
优选地,还可以考虑在电机低速时如2000rpm以下采取线性降载波频率策略减小逆变器开关频率,这既有利于降低开关损耗也有利于提升死区补偿效果。
作为本实施例中另一个优选的实施例,忽视相电流的正负,为了简化计算可以令ton=toff=0.5*Ts,在包含Ud或Usat项的计算式中,由于ton=toff=0.5*Ts,故ton、toff占比很大,其他的参数td(off),tPHL,td,td(on),tPLH,因正负号互相抵消后的值占比极小,可以将这些参数忽略不计,保留ton和toff两个参数,简化误差电压ΔVxn的运算,以电流流入电机为正电流方向,A相电流为例,
误差电压ΔVxn=(td+td(on)+tPLH-td(off)-tPHL)*Udc+ton*Ud+toff*Usat=(td+td(on)+tPLH-td(off)-tPHL)*Udc+0.5*Ts*Ud+0.5*Ts*Usat;
ΔUxn=ρ*|ΔVxn|/Ts;
又由于ΔUxn都是由常数参数计算得出,故三相的ΔUan、ΔUbn、ΔUcn都是相等的,故ΔUx用一个新的统一的变量ΔU代替。
本实施例中,ΔU=ΔUx,如果A相电流极性为正,则ΔUa=ΔU=ΔUxn,如果A相电流极性为负,则ΔUa=-ΔU=-ΔUxn;
同理,根据上述方法计算B相和C相所补偿的相电压的相平均电压误差矢量ΔUb和ΔUc;由死区效应导致的三相平均电压误差矢量经过CLARKE变换得出补偿电压分量ΔUα和ΔUβ,
Figure BDA0002680521200000111
由此得出不同扇区的ΔUα,ΔUβ死区补偿电压分量,
如图8所示,根据α轴补偿量和β轴补偿量总结出补偿电压分量ΔUα,ΔUβ的计算式如下:
Figure BDA0002680521200000112
最后,如图1、图2所示,将补偿电压分量ΔUα和ΔUβ与原α,β轴电压相加得出死区补偿电压Uα和Uβ,
Figure BDA0002680521200000121
Uα*,Uβ*为原α,β轴电压,Uα,Uβ为补偿后新的α,β轴电压;
根据死区补偿电压Uα和Uβ输入空间矢量脉宽调制算法(简称SVPWM),用以补偿死区效应,控制逆变器功率开关。
优选地,还可以考虑在电机低速时如2000rpm以下采取线性降载波频率策略减小逆变器开关频率,这既有利于降低开关损耗也有利于提升死区补偿效果。
优选地,等功率变换的计算方式,补偿电压分量ΔUα和ΔUβ数值需要再乘以
Figure BDA0002680521200000122
作为本实施例中另一个优选的实施例,结合功率开关延时特性及管压降和驱动电路延时,根据伏秒补偿原理计算等效的死区时间Tequ,叠加设定的死区时间td从而得出总的死区补偿时间Tcom,其中,由于Usat,Ud数值很小,参照前面的分析,令ton=toff=0.5*Ts,忽略其他的参数td(off),tPHL,td,td(on),tPLH对功率器件导通压降所带来的等效死区时间的影响。
Tequ=(td(on)-td(off))+(tPLH-tPHL)+0.5*Ts*(Usat+Ud)/Udc
Tcom=td+Tequ
将总的死区补偿时间转化为一个PWM周期Ts内的相平均电压误差矢量的绝对值ΔUxn,
ΔUxn=ρ*(Tcom/Ts)*Udc;
又由于ΔUxn都是由常数参数计算得出,故三相的ΔUan、ΔUbn、ΔUcn都是相等的,故ΔUx用一个新的统一的变量ΔU代替。
ΔUx=ΔU=ΔUxn;
计算三相需要补偿的平均电压误差矢量,如果A相电流极性为正,则ΔUa=ΔU,即ΔUx=ΔU=ΔUxn;如果A相电流极性为负,则ΔUa=-ΔU,即ΔUx=-ΔU=-ΔUxn;同理,根据上述方法计算B相和C相所补偿的相电压的相平均电压误差矢量ΔUb和ΔUc;由死区效应导致的三相平均电压误差矢量经过CLARKE变换得出补偿电压分量ΔUα和ΔUβ,
Figure BDA0002680521200000131
由此得出不同扇区的ΔUα,ΔUβ死区补偿电压分量,
如图8所示,根据α轴补偿量和β轴补偿量总结出补偿电压分量ΔUα,ΔUβ的计算式如下:
Figure BDA0002680521200000132
最后,如图1、图2所示,将补偿电压分量ΔUα和ΔUβ与原α,β轴电压相加得出死区补偿电压Uα和Uβ,
Figure BDA0002680521200000133
Uα*,Uβ*为原α,β轴电压,Uα,Uβ为补偿后新的α,β轴电压;
根据死区补偿电压Uα和Uβ输入空间矢量脉宽调制算法(简称SVPWM),用以补偿死区效应,控制逆变器功率开关。
优选地,还可以考虑在电机低速时如2000rpm以下采取线性降载波频率策略减小逆变器开关频率,这既有利于降低开关损耗也有利于提升死区补偿效果。
优选地,等功率变换的计算方式,补偿电压分量ΔUα和ΔUβ数值需要再乘以
Figure BDA0002680521200000141
图9为本发明在电机控制仿真模型中未加死区补偿算法时电机在nf=300rpm,Te=20N.m,td=4.8us,Usat=2.1V,Ud=1.8V其他参数忽略的情况下,驱动工况下的三相电流波形;图10为本发明在电机控制仿真模型中未加死区补偿算法时电机在nf=300rpm,Te=20N.m,td=4.8us,Usat=2.1V,Ud=1.8V其他参数忽略的情况下,驱动工况下的A相电流频谱图;
如图9、图10所示,通过仿真结果可以看出由于死区时间及逆变器开关不理想等情况存在,导致电机三相电流畸变,5、7次谐波明显,THD总谐波失真大。
图11为本发明在电机控制仿真模型中加入死区补偿算法后电机在nf=300rpm,Te=20N.m,td=4.8us,Usat=2.1V,Ud=1.8V其他参数忽略的情况下,驱动工况下的三相电流波形;图12为本发明在电机控制仿真模型中加入死区补偿算法后电机在nf=300rpm,Te=20N.m,td=4.8us,Usat=2.1V,Ud=1.8V其他参数忽略的情况下,驱动工况下的A相电流频谱图;
如图11、图12所示,加入本实施例提供的死区补偿算法后,电机三相电流正弦度良好,5、7次谐波几乎消除,THD总谐波失真明显减小。
本发明还提供一种采用如上任一项所述的一种精确的三相逆变器死区补偿方法的三相逆变器。
与现有技术相比,本发明提供的一种精确的三相逆变器死区补偿方法,通过引入延时补偿和电压补偿深度系数,用于精确调节电机处于不同电机机械转速nf和不同电机转矩指令Te两者参数、或者不同电机机械转速nf、不同电机转矩指令Te、不同母线电压Udc以及不同脉冲宽度调制周期Ts四维参数时的补偿量大小,防止过补偿或欠补偿,同时考虑三相逆变器实际功率器件的延时和管压降,从而提升死区补偿效果,完善电流波形正弦度,使得三相逆变器死区补偿更精确。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种精确的三相逆变器死区补偿方法,其特征在于,包括以下步骤:
读取三相逆变器输出的三相电流ia、ib、ic,电机转子位置电角度θe及电机转子电角速度ωe;
令所述三相电流ia、ib、ic经过CLARKE变换和PARK变换得到id和iq电流,id和iq电流再经过延时补偿后的反PARK变换得出iα和iβ电流;
通过所述iα和iβ电流判断电流空间矢量Is所在扇区及所述三相电流极性;
根据扇区、三相电流极性及电压补偿深度系数ρ确定不同扇区的补偿电压分量ΔUα和ΔUβ;
根据死区补偿电压Uα和Uβ输入SVPWM,补偿死区效应及控制三相逆变器功率开关;
其中,CLARKE变换的系数为
Figure FDA0003627242410000011
Figure FDA0003627242410000012
三相电流经过CLARKE变换为
Figure FDA0003627242410000013
Figure FDA0003627242410000014
PARK变换为
Figure FDA0003627242410000015
反PARK变换为
Figure FDA0003627242410000016
θe1=θe+Δθ,Δθ=λ*ωe,λ为延时补偿系数,延时补偿系数用于调节电机处于不同电机机械转速nf和不同电机转矩指令Te两者参数、或者不同电机机械转速nf、不同电机转矩指令Te、不同母线电压Udc以及不同脉冲宽度调制周期Ts四维参数时补偿角度大小;Δθ为延时补偿角度,所述电机转子位置电角度θe和电机转子电角速度ωe通过角度传感器测量;
利用三条直线X、Y、Z将电机空间矢量Is分割成若干扇区,其中,X=iα,
Figure FDA0003627242410000021
当X,Y,Z为0时,将电机空间矢量Is分割为六个扇区。
2.根据权利要求1所述的一种精确的三相逆变器死区补偿方法,其特征在于:根据sign(X),sign(Y),sign(Z)判断电流空间矢量Is所在扇区及三相电流极性;
当X,Y,Z均大于0时,sign(X)=1,ia相电流极性为正,sign(Y)=1,ib相电流极性为负,sign(Z)=1,ic相电流极性为负。
3.根据权利要求2所述的一种精确的三相逆变器死区补偿方法,其特征在于:当X,Y,Z均小于0时,sign(X)=-1,ia相电流极性为负,sign(Y)=-1,ib相电流极性为正,sign(Z)=-1,ic相电流极性为正。
4.根据权利要求3所述的一种精确的三相逆变器死区补偿方法,其特征在于:当相电流极性为正时,相平均电压误差矢量ΔUx=ΔUxn,当相电流极性为负时,相平均电压误差矢量ΔUx=-ΔUxn,三相平均电压误差矢量ΔUx包括ΔUa、ΔUb和ΔUc;
ΔUxn=ρ*|ΔVxn|/Ts或ΔUxn=ρ*(Tcom/Ts)*Udc,其中,电压补偿深度系数ρ用于调节电机处于不同电机机械转速nf和不同电机转矩指令Te两者参数、或者不同电机机械转速nf、不同电机转矩指令Te、不同母线电压Udc以及不同脉冲宽度调制周期Ts四维参数时的电压补偿量大小,ΔVxn为其中一相在PWM周期Ts内输出的误差电压,Tcom为总的死区补偿时间,Udc为输入三相逆变器的母线电压,Ts为PWM信号周期。
5.根据权利要求4所述的一种精确的三相逆变器死区补偿方法,其特征在于:不同扇区的补偿电压分量ΔUα和ΔUβ为
Figure FDA0003627242410000031
Figure FDA0003627242410000032
Figure FDA0003627242410000033
6.根据权利要求5所述的一种精确的三相逆变器死区补偿方法,其特征在于:死区补偿电压
Figure FDA0003627242410000034
其中,Uα*,Uβ*为原α,β轴电压。
7.一种采用如权利要求1-6任一项所述的一种精确的三相逆变器死区补偿方法的三相逆变器。
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