CN114598178B - 电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法、系统、电子设备及存储介质，其中，方法包括：根据边沿‑瞬态过程对应关系确定各输出功率脉冲边沿的延迟时间，根据延迟时间和母线电压幅值计算各输出功率脉冲边沿的第一伏秒面积偏差；根据电路负载的电流数据信息和母线电压幅值在电压‑电流‑面积偏差表中进行查找，得到各输出功率脉冲边沿的第二伏秒面积偏差；将第一伏秒面积偏差和第二伏秒面积偏差求和后除以对应的功率脉冲幅值得到边沿补偿时间，且将各输出功率脉冲边沿提前边沿补偿时间以进行脉冲边沿补偿。由此，解决了难以在微纳秒级小时间尺度下对开关瞬态非理想特性所造成的功率脉冲伏秒面积偏差进行高精度补偿等问题。
Description
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法、系统、电子设备及存储介质。
背景技术
电力电子变换器通过半导体功率器件的开关产生功率级的脉冲，以此实现各类波形的电能变换。然而在弱电控制强电的过程中，功率器件的开关瞬态存在延迟、畸变等非理想特性，使得变换器最终输出的功率脉冲与理想的控制脉冲在伏秒面积上会有所偏差，进而造成输出波形的失真和控制性能的降低。同时，由于开关瞬态非理想特性所催生的死区和最小脉宽限制等手段，也进一步加剧了输出波形与理想目标的偏差。
对此，目前常规的解决思路通常以改进闭环控制方法为主，同时有针对性地对死区、最小脉宽等带来的输出脉冲偏差进行补偿。对于前者，受到控制带宽、测量精度、计算延迟等因素的影响，闭环控制算法对于开关瞬态这一微纳秒级的小时间尺度特性作用有限，尤其是在高频、高精度场合，往往难以得到理想的效果；对于后者，目前各类补偿方法相对独立，并未综合考虑控制、驱动、主电路各层面的各类延迟、畸变特性，且在补偿算法中，大都还是将功率脉冲视作理想开关过程来考虑，补偿精度有限，亟待解决。
发明内容
本申请提供一种电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法、系统、电子设备及存储介质，以解决在电力电子功率脉冲边沿开关瞬态中由于时间延迟和畸变导致的输出波形与理想波形存在偏差，难以在微纳秒级小时间尺度下对开关瞬态非理想特性所造成的功率脉冲伏秒面积偏差进行高精度补偿，导致输出波形质量差，控制性能低等问题。
本申请第一方面实施例提供一种电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法，包括以下步骤：检测电路负载的电流数据信息和母线电压幅值，利用所述电流数据信息和预先生成的边沿-瞬态过程对应关系确定各输出功率脉冲边沿的延迟时间，并根据所述延迟时间和母线电压幅值计算所述各输出功率脉冲边沿由于延迟造成的第一伏秒面积偏差；根据所述电路负载的电流数据信息和母线电压幅值在预先建立的电压-电流-面积偏差表中进行查找，得到所述各输出功率脉冲边沿在不同工况下由于畸变所造成的第二伏秒面积偏差；将所述第一伏秒面积偏差和所述第二伏秒面积偏差进行求和得到所述各输出功率脉冲边沿的总伏秒面积偏差，并将所述总伏秒面积偏差除以对应的功率脉冲幅值，得到边沿补偿时间，且将所述各输出功率脉冲边沿提前所述边沿补偿时间以进行脉冲边沿补偿。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述检测电路负载的电流数据信息和母线电压幅值之前，还包括：根据电路拓扑和调试方式，确定各输出功率脉冲边沿在不同工况下对应的功率开关器件瞬态过程，生成所述边沿-瞬态过程对应关系。
可选地，在本申请的一个实施例中，在根据所述电路负载的电流数据信息和母线电压幅值在预先建立的电压-电流-面积偏差表中进行查找之前，还包括：将所述电路负载的电流数据信息和所述母线电压幅值输入功率器件的开关瞬态解析模型，输出所述各输出功率脉冲边沿在不同工况下由于畸变所造成的所述第二伏秒面积偏差；建立所述电路负载的电流数据信息和所述母线电压幅值与所述第二伏秒面积偏差对应关系的所述电压-电流-面积偏差表。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述第一伏秒面积偏差等于所述延迟时间和母线电压幅值的乘积，所述延迟时间包括死区时间、控制通路延迟时间、从驱动信号跳变到输出电压开始发生变化的延迟时间。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述电路负载的电流数据信息包括电流方向和电流幅值。
本申请第二方面实施例提供一种电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿系统，包括：计算模块，用于检测电路负载的电流数据信息和母线电压幅值，利用所述电流数据信息和预先生成的边沿-瞬态过程对应关系确定各输出功率脉冲边沿的延迟时间，并根据所述延迟时间和母线电压幅值计算所述各输出功率脉冲边沿由于延迟造成的第一伏秒面积偏差；获取模块，用于根据所述电路负载的电流数据信息和母线电压幅值在预先建立的电压-电流-面积偏差表中进行查找，得到所述各输出功率脉冲边沿在不同工况下由于畸变所造成的第二伏秒面积偏差；补偿模块，用于将所述第一伏秒面积偏差和所述第二伏秒面积偏差进行求和得到所述各输出功率脉冲边沿的总伏秒面积偏差，并将所述总伏秒面积偏差除以对应的功率脉冲幅值，得到边沿补偿时间，且将所述各输出功率脉冲边沿提前所述边沿补偿时间以进行脉冲边沿补偿。
可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：生成模块，用于检测电路负载的电流数据信息和母线电压幅值之前，根据电路拓扑和调试方式，确定各输出功率脉冲边沿在不同工况下对应的功率开关器件瞬态过程，生成所述边沿-瞬态过程对应关系。
可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：建表模块，用于在根据所述电路负载的电流数据信息和母线电压幅值在预先建立的电压-电流-面积偏差表中进行查找之前，将所述电路负载的电流数据信息和所述母线电压幅值输入功率器件的开关瞬态解析模型，输出所述各输出功率脉冲边沿在不同工况下由于畸变所造成的所述第二伏秒面积偏差；建立所述电路负载的电流数据信息和所述母线电压幅值与所述第二伏秒面积偏差对应关系的所述电压-电流-面积偏差表。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述第一伏秒面积偏差等于所述延迟时间和母线电压幅值的乘积，所述延迟时间包括死区时间、控制通路延迟时间、从驱动信号跳变到输出电压开始发生变化的延迟时间。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述电路负载的电流数据信息包括电流方向和电流幅值。
本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以执行如上述实施例所述的电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法。
本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以执行如上述实施例所述的电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法。
本申请的实施例具有以下有益效果：
(1)区别于常规死区补偿以及依托于闭环控制的各类补偿方法，本申请所提供的补偿方法与功率器件开关瞬态解析模型高度结合，可以在微纳秒级小时间尺度下对功率脉冲边沿的延迟和畸变进行高精度补偿，尤其适用于对输出波形精度要求较高的高频变换场合。
(2)区别于针对脉冲整体的伏秒面积补偿方法，本申请所提供的补偿方法直接以功率脉冲边沿为考虑对象，这使其囊括了器件开关瞬态补偿，控制延迟补偿、死区补偿以及最小脉宽补偿等效果，实现起来更为高效直接。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请实施例提供的一种电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法的流程图；
图2为本申请提出的功率脉冲边沿与理想脉冲边沿伏秒面积偏差的补偿基本思路示意图；
图3为根据本申请一个具体实施例的H桥拓扑示意图；
图4为根据本申请一个具体实施例的H桥脉冲边沿分配方式示意图；
图5为根据本申请一个具体实施例的桥臂输出脉冲上升沿对应开通过程的模型计算曲线示例图；
图6为根据本申请一个具体实施例的桥臂输出脉冲下降沿对应关断过程的模型计算曲线示例图；
图7为根据本申请一个实施例的电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法的执行逻辑示意图；
图8为根据本申请实施例的电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿系统的结构示意图；
图9为申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法、系统、电子设备及存储介质。针对上述背景技术中提到的在电力电子功率脉冲边沿开关瞬态中由于时间延迟和畸变导致的输出波形与理想波形存在偏差，难以在微纳秒级小时间尺度下对开关瞬态非理想特性所造成的功率脉冲伏秒面积偏差进行高精度补偿，导致输出波形质量差，控制性能低的问题，本申请提供了一种电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法，在该方法中，利用电流数据信息和边沿-瞬态过程对应关系确定输出功率脉冲边沿的延迟时间，根据延迟时间与母线电压幅值得到第一伏秒面积偏差，在预先建立的电压-电流-面积偏差表中进行查找得到第二伏秒面积偏差，将第二伏秒面积偏差与第一伏秒面积偏差相加后，再除以对应的功率脉冲幅值，得到各输出功率脉冲边沿的边沿补偿时间，利用边沿补偿时间进行脉冲边沿补偿。由此，解决了在电力电子功率脉冲边沿开关瞬态中由于时间延迟和畸变导致的输出波形与理想波形存在偏差，难以在微纳秒级小时间尺度下对开关瞬态非理想特性所造成的功率脉冲伏秒面积偏差进行高精度补偿，导致输出波形质量差，控制性能低等问题。
具体而言，图1为根据本申请实施例提供的一种电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法的流程图。
如图1所示，该电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法包括以下步骤：
在步骤S101中，检测电路负载的电流数据信息和母线电压幅值，利用电流数据信息和预先生成的边沿-瞬态过程对应关系确定各输出功率脉冲边沿的延迟时间，并根据延迟时间和母线电压幅值计算各输出功率脉冲边沿由于延迟造成的第一伏秒面积偏差。
可以理解的是，由于功率器件的开关瞬态存在延迟、畸变等非理想特性，使得变换器最终输出的功率脉冲与理想的控制脉冲在伏秒面积上会有所偏差，进而造成输出波形的失真和控制性能的降低，因此，本申请的实施例针对功率器件开关瞬态的延迟和畸变两个特性分别进行分析，确定各自的伏秒面积偏差，综合考虑两个伏秒面积偏差，实现对功率脉冲边沿伏秒面积偏差的精准补偿。
如图2所示，展示了功率脉冲边沿补偿基本思路。功率脉冲边沿相比于理想脉冲边沿，其等效伏秒面积偏差可分为两部分，即由于脉冲边沿延迟所造成的伏秒面积偏差Ad，和由于脉冲边沿畸变所造成的伏秒面积偏差Ae，二者的总和即为该边沿由控制信号到功率输出所产生的总伏秒面积偏差。如图3所示，展示了一种H桥拓扑，其中Q1-Q4为半导体功率开关器件，D1-D4为反并联二极管，Us为直流母线电压，uo和io分别为H桥输出电压和负载电流。对于H桥输出功率脉冲而言，若为正向脉冲，则上升沿将造成伏秒面积减小，下降沿将造成伏秒面积增加；若为负向脉冲则与之相反。但无论是何种情况，都可以通过将对应的控制边沿，即理想脉冲边沿提前相应的补偿时间tcom来进行补偿，令
Acom＝UStcom＝Ad+Ae(1)
其中，Acom为补偿后的理想脉冲边沿与原始理想脉冲边沿之间的伏秒面积偏差，其与功率脉冲边沿因延迟和畸变所造成的伏秒面积偏差相抵消，使得补偿后功率脉冲边沿所对应的伏秒面积与原始理想脉冲边沿相等。
可以理解的是，在理想情况下，上述补偿时间的确定需要检测脉冲边沿执行时刻的电压、电流等信息，因此往往不可能对当下控制脉冲边沿进行补偿。为此，在实际执行层面，可以考虑执行一拍差滞后的补偿，或通过预测手段提前得知本次控制脉冲边沿所对应的检测信息。
具体地，本申请的实施例首先计算由于延迟造成的第一伏秒面积偏差，其中，第一伏秒面积偏差等于延迟时间和母线电压幅值的乘积。在计算延迟时间时，本申请的实施例通过检测的电流数据信息和预先生成的边沿-瞬态过程对应关系进行确定，其中，电路负载的电流数据信息包括电流方向和电流幅值。
可以理解的是，边沿-瞬态过程对应关系可以在补偿前根据电路的实际情况预先生成，作为一种可能实现的方式，本申请的实施例在检测电路负载的电流数据信息和母线电压幅值之前，根据电路拓扑和调试方式，确定各输出功率脉冲边沿在不同工况下对应的功率开关器件瞬态过程，生成边沿-瞬态过程对应关系。
具体地，以图3所示的H桥拓扑为例，图4展示了所针对的H桥脉冲边沿分配方式，其中桥臂输出脉冲是相对于H桥输出电压正方向而言的，因此桥臂2的输出脉冲为负向。可以看到，H桥输出脉冲的各个边沿由桥臂1和桥臂2的对应边沿组合而成，而桥臂的边沿动作又根据其负载电流方向不同而对应着不同器件的开关瞬态过程。因此在本申请的实施例中，H桥输出脉冲的各个边沿分别对应着某一个开关器件的开通或关断瞬态过程。本申请经过分析表明，功率脉冲边沿的延迟和畸变均与边沿自身的方向无关，而只取决于其所对应的器件开关瞬态过程。因此需首先明确上述对应关系，方能对其等效伏秒面积进行精确补偿。
在考虑死区的情况下，H桥输出脉冲边沿在不同情况下对应的开关瞬态过程如表1、表2所示。
表1H桥输出脉冲上升沿对应的开关瞬态过程
表2H桥输出脉冲下降沿对应的开关瞬态过程
通过对具体电路拓扑和调试方式的分析，得到各输出功率脉冲边沿在不同工况下对应的功率开关器件瞬态过程，根据该过程得到各输出功率脉冲边沿的延迟时间。通过上述介绍可知，对于功率脉冲边沿因延迟而产生的伏秒面积偏差Ad，其由延迟时间td和功率脉冲幅值Us的乘积决定，功率脉冲幅值Us易于得到，而延迟时间td相对较为复杂，延迟时间可以包括死区时间、控制通路延迟时间、从驱动信号跳变到输出电压开始发生变化的延迟时间。在一个实施例中，延迟时间td包含以下三个部分：
1)死区时间所造成的延迟tdt(dt:Dead Time)。根据死区的产生方式和负载电流方向，再结合表1、表2，可判定该部分延迟是否存在。如若存在，其延迟时间即等于设定的死区时间。例如，若死区的设置方式为：将桥臂的控制脉冲取反并分配给上下管之后，将所有上升沿延迟tdt，而下降沿时间点不变。则所有对应于器件开通过程的脉冲边沿都具有tdt的延迟，而所有对应于器件关断过程的则不具有该部分延迟。
2)控制通路延迟时间tspU和tspD(sp:Signal Path)。该部分延迟总是存在，其延迟时间与控制信号通路的硬件实现有很大关系，并且往往其传输上升沿延迟时间tspU与下降沿延迟时间tspD并不相同。但对于整个脉冲序列而言，其延迟时间相对较为稳定，因此可直接通过实验测试得出。再结合表1、表2，对应于器件开通过程的边沿取为tspU，对应于器件关断过程的边沿取为tspD。
3)从驱动信号跳变到桥臂输出电压开始发生变化的延迟时间tg-o(g-o:Gate-Output)。该部分的延迟时间通常等于由驱动信号跳变到动作器件管压降开始发生变化的延迟时间，即td(on)和td(off)，具体而言，同样结合表1、表2，对应于器件开通过程的边沿取为td(on)，对应于器件关断过程的边沿取为td(off)。该部分延迟的具体数值可通过查询器件数据手册得到。
综上，在本申请的实施例中，可结合式(2)和表1、表2得出延迟时间td，再通过式(3)得到伏秒面积偏差Ad。
Ad＝UStd(3)
在步骤S102中，根据电路负载的电流数据信息和母线电压幅值在预先建立的电压-电流-面积偏差表中进行查找，得到各输出功率脉冲边沿在不同工况下由于畸变所造成的第二伏秒面积偏差。
对于功率脉冲边沿因畸变而产生的伏秒面积偏差Ae，则由边沿所对应的开关瞬态过程，以及母线电压、负载电流共同决定。此处需结合功率器件的开关瞬态解析模型，对于各类器件的解析模型，本申请的实施例可以使用相关技术中已有的解析模型，此处不再赘述。
利用所采用功率器件的开关瞬态解析模型，离线计算得到各母线电压、负载电流下的功率脉冲上升/下降沿曲线，将其与理想脉冲边沿进行比较并积分，得到功率脉冲边沿在各工况下由于畸变所造成的伏秒面积偏差Ae，将这一数据列表预先存入控制器以供在线调用。
可选地，在本申请的实施例中，还包括：将电路负载的电流数据信息和母线电压幅值输入功率器件的开关瞬态解析模型，输出各输出功率脉冲边沿在不同工况下由于畸变所造成的第二伏秒面积偏差；建立电路负载的电流数据信息和母线电压幅值与第二伏秒面积偏差对应关系的电压-电流-面积偏差表。
在上述实施例介绍的H桥拓扑中，将测得的母线电压和负载电流代入模型中，即可得到特定开关瞬态过程中，桥臂输出脉冲的上升/下降沿曲线，如图5和图6即为不同负载电流下桥臂输出脉冲边沿的模型计算曲线示例。
将上述计算结果与理想脉冲边沿(图5和图6中虚线所示)进行比较并积分，即可得出由于功率脉冲边沿畸变所造成的伏秒面积偏差Ae。在实际实现中，可离线计算各工况下的伏秒面积偏差值并将其预先存入控制器，装置运行时，通过实时检测母线电压和负载电流，通过查表快速得出其所对应的伏秒面积偏差值。
在步骤S103中，将第一伏秒面积偏差和第二伏秒面积偏差进行求和得到各输出功率脉冲边沿的总伏秒面积偏差，并将总伏秒面积偏差除以对应的功率脉冲幅值，得到边沿补偿时间，且将各输出功率脉冲边沿提前边沿补偿时间以进行脉冲边沿补偿。
通过上述实施例计算得到各输出功率脉冲边沿由于延迟造成的第一伏秒面积偏差Ad和各输出功率脉冲边沿在不同工况下由于畸变所造成的第二伏秒面积偏差Ae，将Ad和Ae相加，得到功率脉冲边沿由于各类非理想特性所造成的总伏秒面积偏差，再将其除以对应的功率脉冲幅值(通常为直流母线电压)，得到这一边沿的补偿时间tcom。将对应控制脉冲边沿提前tcom，实现伏秒面积补偿。在实际执行层面，受因果律限制，可以选择执行一拍差滞后的补偿，亦可通过预测手段提前得知本次控制脉冲边沿所对应的检测信息，执行基于上述方法的预测补偿。
如图7展示了本申请实施例的电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法的执行逻辑，如图7所示，在补偿之前，根据电路拓扑和调试方式，确定每个输出脉冲边沿在各工况下所对应的功率开关器件瞬态过程，即边沿-瞬态过程对应关系。在线检测负载电流方向等信息，利用边沿-瞬态过程对应关系，得到各输出功率脉冲边沿由于死区、控制通路、器件开关瞬态等非理想因素造成的延迟时间，再通过在线检测母线电压幅值，得到相应功率脉冲边沿由于延迟所造成的伏秒面积偏差Ad。利用所采用功率器件的开关瞬态解析模型，离线计算得到各母线电压、负载电流下的功率脉冲上升/下降沿曲线，将其与理想脉冲边沿进行比较并积分，得到功率脉冲边沿在各工况下由于畸变所造成的伏秒面积偏差Ae，将这一数据列表预先存入控制器以供在线调用。在线检测母线电压、负载电流等信息，利用边沿-瞬态过程对应关系，确定各个输出功率脉冲边沿所对应的器件开关瞬态过程及其电压电流工况，通过查表快速得到由于畸变所造成的伏秒面积偏差值Ae，综合Ad和Ae确定边沿提前量，利用边沿提前量对原始脉冲边沿进行补偿，将原始脉冲边沿补偿为理想脉冲边沿。
本申请的实施例的电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法，通过以脉冲边沿而非脉冲整体作为考虑的基本单元，细化每个输出脉冲边沿所对应的功率器件开关瞬态过程，综合考虑由于死区、控制通路、开关瞬态等引入的边沿延迟，利用开关瞬态解析模型预测各工况下的边沿畸变，最终实现对功率脉冲边沿各类延迟畸变所造成的伏秒面积偏差的精准补偿。该方法具有补偿精度高，非理想特性考虑全面等特点，可以在微纳秒级小时间尺度下对开关瞬态非理想特性所造成的功率脉冲伏秒面积偏差进行高精度补偿，从而提高控制性能，提升输出波形质量。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿系统。
图8为根据本申请实施例的电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿系统的结构示意图。
如图8所示，该电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿系统10包括：计算模块100、获取模块200和补偿模块300。
其中，计算模块100，用于检测电路负载的电流数据信息和母线电压幅值，利用电流数据信息和预先生成的边沿-瞬态过程对应关系确定各输出功率脉冲边沿的延迟时间，并根据延迟时间和母线电压幅值计算各输出功率脉冲边沿由于延迟造成的第一伏秒面积偏差。获取模块200，用于根据电路负载的电流数据信息和母线电压幅值在预先建立的电压-电流-面积偏差表中进行查找，得到各输出功率脉冲边沿在不同工况下由于畸变所造成的第二伏秒面积偏差。补偿模块300，用于将第一伏秒面积偏差和第二伏秒面积偏差进行求和得到各输出功率脉冲边沿的总伏秒面积偏差，并将总伏秒面积偏差除以对应的功率脉冲幅值，得到边沿补偿时间，且将各输出功率脉冲边沿提前边沿补偿时间以进行脉冲边沿补偿。
可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：生成模块，用于检测电路负载的电流数据信息和母线电压增幅之前，根据电路拓扑和调试方式，确定各输出功率脉冲边沿在不同工况下对应的功率开关器件瞬态过程，生成边沿-瞬态过程对应关系。
可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：建表模块，用于在根据电路负载的电流数据信息和母线电压幅值在预先建立的电压-电流-面积偏差表中进行查找之前，将电路负载的电流数据信息和母线电压幅值输入功率器件的开关瞬态解析模型，输出各输出功率脉冲边沿在不同工况下由于畸变所造成的第二伏秒面积偏差；建立电路负载的电流数据信息和母线电压幅值与第二伏秒面积偏差对应关系的电压-电流-面积偏差表。
可选地，在本申请的一个实施例中，第一伏秒面积偏差等于延迟时间和母线电压幅值的乘积，延迟时间包括死区时间、控制通路延迟时间、从驱动信号跳变到输出电压开始发生变化的延迟时间。
可选地，在本申请的一个实施例中，电路负载的电流数据信息包括电流方向和电流幅值。
需要说明的是，前述对电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法实施例的解释说明也适用于该实施例的电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿系统，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿系统，通过以脉冲边沿而非脉冲整体作为考虑的基本单元，细化每个输出脉冲边沿所对应的功率器件开关瞬态过程，综合考虑由于死区、控制通路、开关瞬态等引入的边沿延迟，利用开关瞬态解析模型预测各工况下的边沿畸变，最终实现对功率脉冲边沿各类延迟畸变所造成的伏秒面积偏差的精准补偿。具有补偿精度高，非理想特性考虑全面等特点，可以在微纳秒级小时间尺度下对开关瞬态非理想特性所造成的功率脉冲伏秒面积偏差进行高精度补偿，从而提高控制性能，提升输出波形质量。
图9为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
存储器901、处理器902及存储在存储器901上并可在处理器902上运行的计算机程序。
处理器902执行程序时实现上述实施例中提供的电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法。
进一步地，电子设备还包括：
通信接口903，用于存储器901和处理器902之间的通信。
存储器901，用于存放可在处理器902上运行的计算机程序。
存储器901可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器901、处理器902和通信接口903独立实现，则通信接口903、存储器901和处理器902可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图9中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器901、处理器902及通信接口903，集成在一块芯片上实现，则存储器901、处理器902及通信接口903可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器902可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如上的电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
Claims (12)
1.一种电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测电路负载的电流数据信息和母线电压幅值，利用所述电流数据信息和预先生成的边沿-瞬态过程对应关系确定各输出功率脉冲边沿的延迟时间，并根据所述延迟时间和母线电压幅值计算所述各输出功率脉冲边沿由于延迟造成的第一伏秒面积偏差；
根据所述电路负载的电流数据信息和母线电压幅值在预先建立的电压-电流-面积偏差表中进行查找，得到所述各输出功率脉冲边沿在不同工况下由于畸变所造成的第二伏秒面积偏差；
将所述第一伏秒面积偏差和所述第二伏秒面积偏差进行求和得到所述各输出功率脉冲边沿的总伏秒面积偏差，并将所述总伏秒面积偏差除以对应的功率脉冲幅值，得到边沿补偿时间，且将所述各输出功率脉冲边沿提前所述边沿补偿时间以进行脉冲边沿补偿。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测电路负载的电流数据信息和母线电压幅值之前，还包括：
根据电路拓扑和调试方式，确定各输出功率脉冲边沿在不同工况下对应的功率开关器件瞬态过程，生成所述边沿-瞬态过程对应关系。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述电路负载的电流数据信息和母线电压幅值在预先建立的电压-电流-面积偏差表中进行查找之前，还包括：
将所述电路负载的电流数据信息和所述母线电压幅值输入功率器件的开关瞬态解析模型，输出所述各输出功率脉冲边沿在不同工况下由于畸变所造成的所述第二伏秒面积偏差；
建立所述电路负载的电流数据信息和所述母线电压幅值与所述第二伏秒面积偏差对应关系的所述电压-电流-面积偏差表。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一伏秒面积偏差等于所述延迟时间和母线电压幅值的乘积，所述延迟时间包括死区时间、控制通路延迟时间、从驱动信号跳变到输出电压开始发生变化的延迟时间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述电路负载的电流数据信息包括电流方向和电流幅值。
6.一种电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿系统，其特征在于，包括：
计算模块，用于检测电路负载的电流数据信息和母线电压幅值，利用所述电流数据信息和预先生成的边沿-瞬态过程对应关系确定各输出功率脉冲边沿的延迟时间，并根据所述延迟时间和母线电压幅值计算所述各输出功率脉冲边沿由于延迟造成的第一伏秒面积偏差；
获取模块，用于根据所述电路负载的电流数据信息和母线电压幅值在预先建立的电压-电流-面积偏差表中进行查找，得到所述各输出功率脉冲边沿在不同工况下由于畸变所造成的第二伏秒面积偏差；
补偿模块，用于将所述第一伏秒面积偏差和所述第二伏秒面积偏差进行求和得到所述各输出功率脉冲边沿的总伏秒面积偏差，并将所述总伏秒面积偏差除以对应的功率脉冲幅值，得到边沿补偿时间，且将所述各输出功率脉冲边沿提前所述边沿补偿时间以进行脉冲边沿补偿。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：
生成模块，用于检测电路负载的电流数据信息和母线电压增幅之前，根据电路拓扑和调试方式，确定各输出功率脉冲边沿在不同工况下对应的功率开关器件瞬态过程，生成所述边沿-瞬态过程对应关系。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：
建表模块，用于在根据所述电路负载的电流数据信息和母线电压幅值在预先建立的电压-电流-面积偏差表中进行查找之前，将所述电路负载的电流数据信息和所述母线电压幅值输入功率器件的开关瞬态解析模型，输出所述各输出功率脉冲边沿在不同工况下由于畸变所造成的所述第二伏秒面积偏差；建立所述电路负载的电流数据信息和所述母线电压幅值与所述第二伏秒面积偏差对应关系的所述电压-电流-面积偏差表。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一伏秒面积偏差等于所述延迟时间和母线电压幅值的乘积，所述延迟时间包括死区时间、控制通路延迟时间、从驱动信号跳变到输出电压开始发生变化的延迟时间。
10.根据权利要求6-9任一项所述的系统，其特征在于，所述电路负载的电流数据信息包括电流方向和电流幅值。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-5任一项所述的电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-5任一项所述的电力电子功率脉冲边沿开关瞬态非理想特性补偿方法。
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