一種變頻器死區(qū)補償方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變頻器死區(qū)補償方法，包括：對變頻器輸出的相電壓進(jìn)行分壓，得到分壓信號；生成兩個基準(zhǔn)電壓，將分壓信號與兩個基準(zhǔn)電壓輸入比較器單元進(jìn)行比較；根據(jù)比較器單元輸出的比較信號計算變頻器實際的相電壓導(dǎo)通時間；將所述實際的相電壓導(dǎo)通時間與理想的相電壓導(dǎo)通時間進(jìn)行比較，計算變頻器的死區(qū)時間，以便根據(jù)所述死區(qū)時間對所述變頻器進(jìn)行死區(qū)補償。本發(fā)明實施例還提供相應(yīng)的裝置。本發(fā)明技術(shù)方案由于不需要對電流是否過零點進(jìn)行預(yù)估或預(yù)測，也不需要判斷電流方向，因而，可以解決現(xiàn)有的死區(qū)補償方法存在的零電流嵌位和電流方向容易誤判的問題，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
【專利說明】一種變頻器死區(qū)補償方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變頻器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種變頻器死區(qū)補償方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對于電壓型橋式逆變器，為了保證逆變器正常工作，同一橋臂的兩個功率開關(guān)器件不能同時導(dǎo)通，因此必須建立死區(qū)時間，也就是上下橋臂同時關(guān)斷時間，來對逆變器進(jìn)行保護(hù)。由于功率開關(guān)器件的開關(guān)特性是非理想的，因此會有死區(qū)效應(yīng)的影響，其主要后果有:逆變器輸出電壓基波幅值降低，相電壓電流波形會產(chǎn)生畸變，電機附加損耗增加，在高載波頻率以及低頻時，電機的電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)生較大脈動，嚴(yán)重地影響系統(tǒng)運行性能。
[0003]由于電機是感性負(fù)載，在死區(qū)時間內(nèi)，電流會經(jīng)過二極管續(xù)流，當(dāng)電流由逆變器流向電機的時候，會導(dǎo)致實際輸出電壓比理想輸出電壓少脈沖誤差電壓；當(dāng)電流由電機流向逆變器的時候，會導(dǎo)致實際輸出電壓比理想輸出電壓增加脈沖誤差電壓。尤其是在高載波頻率下，交替導(dǎo)通的次數(shù)越多，死區(qū)的個數(shù)也就越多，這樣死區(qū)的總時間就越大，這樣會導(dǎo)致變頻器的輸出電壓下降，因此必須對逆變器進(jìn)行死區(qū)補償，以保證輸出電壓的穩(wěn)定。
[0004]目前常用的死區(qū)補償?shù)姆椒ㄖ饕窍扰袛嚯姍C的三相電流的方向，然后根據(jù)電流方向，分別對功率開關(guān)器件各個橋臂進(jìn)行死區(qū)補償；該種死區(qū)補償方法的關(guān)鍵在于電流方向的檢測。上述死區(qū)補償方法存在以下問題:
[0005]一是由于二極管續(xù)流，死區(qū)時間內(nèi)的電機電流方向不管是逆變器流向電機還是從電機流向逆變器，電機電流方向的幅值總是沿著零方向減小，在死區(qū)時間內(nèi)，如果電動機電流接近于零，當(dāng)電流下降到零后，由于二極管承受了反壓，阻止了電動機電流的反向流動，在剩余的死區(qū)時間內(nèi)，電動機電流將保持為零，也就是存在零電流嵌位現(xiàn)象。
[0006]二是根據(jù)脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation，PWM)的發(fā)波特性，相電壓輸出形式為高頻脈沖波，相電壓電流波動較大，在判斷電流過零點時，幅值較小，很容易導(dǎo)致電流方向的誤判，這樣會可能導(dǎo)致死區(qū)補償錯誤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明實施例提供一種變頻器死區(qū)補償方法，以解決現(xiàn)有的死區(qū)補償方法存在的零電流嵌位和電流方向容易誤判的問題。本發(fā)明實施例還提供相應(yīng)的用于變頻器死區(qū)補償?shù)难b置。
[0008]本發(fā)明第一方面提供一種變頻器死區(qū)補償方法，包括:
[0009]對變頻器輸出的相電壓進(jìn)行分壓，得到分壓信號；生成第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓，將所述分壓信號分別與所述兩個基準(zhǔn)電壓輸入比較器單元進(jìn)行比較；根據(jù)比較器單元輸出的比較信號計算變頻器實際的相電壓導(dǎo)通時間；將所述實際的相電壓導(dǎo)通時間與理想的相電壓導(dǎo)通時間進(jìn)行比較，計算變頻器的死區(qū)時間，以便根據(jù)所述死區(qū)時間對所述變頻器進(jìn)行死區(qū)補償。
[0010]本發(fā)明第二方面提供一種用于變頻器死區(qū)補償?shù)难b置，包括:[0011 ] 相電壓分壓電路，用于對變頻器輸出的相電壓進(jìn)行分壓，得到分壓信號；基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓；比較器單元，與所述相電壓分壓電路和基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路連接，用于將所述分壓信號分別與所述兩個基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，輸出比較信號；隔離及電平轉(zhuǎn)換電路，與所述比較器單元連接，用于將所述比較信號轉(zhuǎn)換為處理器可以接收的方波信號；處理器，與所述隔離及電平轉(zhuǎn)換電路連接，用于根據(jù)所述方波信號計算所述變頻器實際的相電壓導(dǎo)通時間，并將所述實際的相電壓導(dǎo)通時間與理想的相電壓導(dǎo)通時間進(jìn)行比較，計算變頻器的死區(qū)時間，以便根據(jù)所述死區(qū)時間對所述變頻器進(jìn)行死區(qū)補償。
[0012]本發(fā)明實施例采用將變頻器輸出的相電壓的分壓信號與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較計算實際的相電壓導(dǎo)通時間，再與理想的相電壓導(dǎo)通時間比較計算死區(qū)時間，從而進(jìn)行死區(qū)補償?shù)募夹g(shù)方案，不需要對電流是否過零點進(jìn)行預(yù)估或預(yù)測，也不需要判斷電流方向，可以解決現(xiàn)有的死區(qū)補償方法存在的零電流嵌位和電流方向容易誤判的問題，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性；并且，本發(fā)明技術(shù)方案由于可以精確計算死區(qū)時間，從而可以精確調(diào)整逆變器中上下橋臂功率開關(guān)器件的通斷時間，從而使變頻器能夠輸出良好的正弦波。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明實施例提供的變頻器死區(qū)補償方法的流程圖；
[0014]圖2是本發(fā)明實施例提供的用于變頻器死區(qū)補償?shù)难b置的電路框圖；
[0015]圖3是本發(fā)明一個實施例提供的用于變頻器死區(qū)補償?shù)难b置的電路圖；
[0016]圖4是本發(fā)明實施例中基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路的電路圖；
[0017]圖5是對相電壓分壓后得到的分壓信號的波形圖；
[0018]圖6是輸入到處理器中的信號的波形圖；
[0019]圖7是本發(fā)明另一實施例提供的用于變頻器死區(qū)補償?shù)难b置的電路圖。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明實施例提供一種變頻器死區(qū)補償方法及裝置，以解決現(xiàn)有的死區(qū)補償方法存在的零電流嵌位和電流方向容易誤判的問題。以下結(jié)合附圖分別進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021]實施例一、
[0022]請參考圖1，本發(fā)明實施例提供一種變頻器死區(qū)補償方法，該方法包括:
[0023]110、對變頻器輸出的相電壓進(jìn)行分壓，得到分壓信號。
[0024]變頻器輸出的相電壓一般是強電信號，為了便于后續(xù)處理，本實施例中首先采用相電壓分壓電路對相電壓進(jìn)行分壓處理，得到一個分壓信號供后續(xù)處理，該分壓信號是一個弱電信號。通常，分壓信號為相電壓的十分之一以下。
[0025]120、生成第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓，將分壓信號分別與兩個基準(zhǔn)電壓輸入比較器單元進(jìn)行比較。
[0026]本實施例中，可以利用基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路生成基準(zhǔn)信號。該基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路可以以變頻器的母線正電壓和母線負(fù)電壓作為電壓源，通過分壓處理，生成兩個大小不同的基準(zhǔn)電壓。
[0027]所述的兩個基準(zhǔn)電壓包括第一基準(zhǔn)電壓和第二基電壓。其中，第一基準(zhǔn)電壓小于所述分壓信號的高電平，所述第二基準(zhǔn)電壓介于所述第一基準(zhǔn)電壓和所述變頻器的母線負(fù)電壓之間。一般的，應(yīng)使第一基準(zhǔn)電壓接近所述分壓信號的高電平，第二基準(zhǔn)電壓接近母線負(fù)電壓。
[0028]所述比較器單元具體可以包括第一比較器和第二比較器?？梢詫⑺龇謮盒盘柡偷谝换鶞?zhǔn)電壓輸入第一比較器，將所述分壓信號和第二基準(zhǔn)電壓輸入第二比較器，根據(jù)所述分壓信號的上升和下降沿階段分別與第一和第二基準(zhǔn)電壓的比較結(jié)果，得到比較信號。
[0029]130、根據(jù)比較器單元輸出的比較信號計算變頻器實際的相電壓導(dǎo)通時間。
[0030]為了便于處理，所述比較信號可以先被轉(zhuǎn)換為電壓較低的、處理器可以接收的方波信號，然后將方波信號輸入到處理器進(jìn)行計算。一般的，可以將比較信號具體轉(zhuǎn)換為TTL電平信號，TTL電平信號是方波信號的一種。所述方波信號的連續(xù)兩個高電平的各自的起止時間相當(dāng)于所述分壓信號的上升沿階段達(dá)到所述第二和第一基準(zhǔn)電壓的時刻，以及所述分壓信號的下降沿階段達(dá)到所述第一和第二基準(zhǔn)電壓的時刻，因此，可以根據(jù)方波信號的高電平的起止時間計算實際的相電壓導(dǎo)通時間。假設(shè)，tl和t2是所述分壓信號的上升沿階段分別達(dá)到第二和第一基準(zhǔn)電壓的時刻，t3和t4是所述分壓信號的下降沿階段分別達(dá)到第一和第二基準(zhǔn)電壓的時刻，則，實際的相電壓導(dǎo)通時間t= (t4+t3)/2-(t2+tl)/2。
[0031]140、將所述實際的相電壓導(dǎo)通時間與理想的相電壓導(dǎo)通時間進(jìn)行比較，計算變頻器的死區(qū)時間，以便根據(jù)所述死區(qū)時間對所述變頻器進(jìn)行死區(qū)補償。
[0032]處理器再將實際的相電壓導(dǎo)通時間與理想的相電壓導(dǎo)通時間進(jìn)行比較，即可計算得到變頻器的死區(qū)時間。該死區(qū)時間可用于調(diào)節(jié)下一拍載波周期中逆變器中上下橋臂功率開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷時間，從而實現(xiàn)對所述變頻器進(jìn)行死區(qū)補償。
[0033]綜上，本發(fā)明實施例提供了一種變頻器死區(qū)補償方法，該方法采用將變頻器輸出的相電壓的分壓信號與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較計算實際的相電壓導(dǎo)通時間，再與理想的相電壓導(dǎo)通時間比較計算死區(qū)時間，從而進(jìn)行死區(qū)補償?shù)募夹g(shù)方案，不需要對電流是否過零點進(jìn)行預(yù)估或預(yù)測，也不需要判斷電流方向，可以解決現(xiàn)有的死區(qū)補償方法存在的零電流嵌位和電流方向容易誤判的問題，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性；并且，本發(fā)明技術(shù)方案由于可以精確計算死區(qū)時間，從而可以精確調(diào)整逆變器中上下橋臂功率開關(guān)器件的通斷時間，使變頻器能夠輸出良好的正弦波，尤其是可用于低頻同步電動機，提高低頻電流波形的正弦度。
[0034]實施例二、
[0035]請參考圖2，本發(fā)明實施例提供一種用于變頻器死區(qū)補償?shù)难b置，該裝置包括:
[0036]相電壓分壓電路210，基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路220，比較器單元230，隔離及電平轉(zhuǎn)換電路240，以及處理器250。其中
[0037]所述相電壓分壓電路210，用于對變頻器輸出的相電壓進(jìn)行分壓，得到分壓信號。通過將強電信號的相電壓進(jìn)行分壓，處理為弱電的分壓信號，可以方便比較器單元230接收處理。
[0038]所述基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路220，用于產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓。具體的，所述基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路220可以對變頻器的母線電壓進(jìn)行分壓，得到兩個大小不同的基準(zhǔn)電壓。其中，第一基準(zhǔn)電壓小于所述分壓信號的高電平，所述第二基準(zhǔn)電壓介于所述第一基準(zhǔn)電壓和所述變頻器的母線負(fù)電壓之間。一般的，應(yīng)使第一基準(zhǔn)電壓接近所述分壓信號的高電平，第二基準(zhǔn)電壓接近母線負(fù)電壓。[0039]所述比較器單元230，與所述相電壓分壓電路210和基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路220連接，用于將所述分壓信號與兩個基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，輸出比較信號。所述比較器單元230具體可以包括第一比較器和第二比較器，所述第一比較器用于將所述分壓信號與第一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，所述第二比較器用于將所述分壓信號與第二基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。一種實施方式中，可以將所述分壓信號同時輸送到兩個比較器的同相輸入端，所述兩個基準(zhǔn)電壓分別輸送到兩個比較器的反相輸出端；另一種實施方式中，可以將所述分壓信號同時輸送到兩個比較器的反相輸入端，所述兩個基準(zhǔn)電壓分別輸送到兩個比較器的同相輸出端。所述比較器單元230根據(jù)所述分壓信號的上升和下降沿階段分別與第一和第二基準(zhǔn)電壓的比較結(jié)果，得到比較信號。
[0040]所述隔離及電平轉(zhuǎn)換電路240，與所述比較器單元230連接，用于將所述比較信號轉(zhuǎn)換為處理器可以接收的方波信號。具體的，所述隔離及電平轉(zhuǎn)換電路240可以包括光耦，所述光耦用于對比較信號進(jìn)行光耦隔離和整形以及將比較信號轉(zhuǎn)換為方波信號，例如TTL電平信號。通過光耦隔離處理，可以增強比較信號的抗干擾能力。
[0041]所述處理器250，與所述隔離及電平轉(zhuǎn)換電路240連接，用于根據(jù)所述方波信號計算所述變頻器實際的相電壓導(dǎo)通時間，并將所述實際的相電壓導(dǎo)通時間與理想的相電壓導(dǎo)通時間進(jìn)行比較，計算變頻器的死區(qū)時間，以便根據(jù)所述死區(qū)時間對所述變頻器進(jìn)行死區(qū)補償。具體的，所述處理器250可以根據(jù)所述方波信號的高電平起止時間計算所述變頻器實際的相電壓導(dǎo)通時間。所述方波信號的連續(xù)兩個高電平的各自的起止時間相當(dāng)于所述分壓信號的上升沿階段達(dá)到所述第二和第一基準(zhǔn)電壓的時刻，以及所述分壓信號的下降沿階段達(dá)到所述第一和第二基準(zhǔn)電壓的時刻。假設(shè)，tl和t2是所述分壓信號的上升沿階段分別達(dá)到第二和第一基準(zhǔn)電壓的時刻，t3和t4是所述分壓信號的下降沿階段分別達(dá)到第一和第二基準(zhǔn)電壓的時刻，則，實際的相電壓導(dǎo)通時間t= (t4+t3)/2-(t2+tl)/2。處理器再將實際的相電壓導(dǎo)通時間與理想的相電壓導(dǎo)通時間進(jìn)行比較，即可計算得到變頻器的死區(qū)時間。該死區(qū)時間可用于調(diào)節(jié)下一拍載波周期中逆變器中上下橋臂功率開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷時間，從而實現(xiàn)對所述變頻器進(jìn)行死區(qū)補償。本實施例中，所述處理器250具體可以采用DSP (Digital Signal Processing，數(shù)字信號處理器)芯片或者FPGA (Field —Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)芯片等。
[0042]一種實施方式中，本發(fā)明裝置的具體電路圖可以如圖3和圖4所示。下面詳細(xì)說明:
[0043]一、相電壓分壓電路210:
[0044]如圖3所示，相電壓分壓電路210可以包括:電阻Rl和電阻R2以及雙開關(guān)二極管Dl0其中，電阻Rl的一端接變頻器輸出的相電壓，另一端接電阻R2 ;電阻R2的一端接電阻Rl，另一端接母線負(fù)電壓；雙開關(guān)二極管Dl的第一端接在電阻Rl和電阻R2之間，雙開關(guān)二極管Dl的另外兩端分別為陽極和陰極，其陽極接母線負(fù)電壓，陰極接15V電源。相電壓分壓電路210的輸出端接于電阻Rl和電阻R2之間，同時也與雙開關(guān)二極管Dl的第一端相接。
[0045]本實施例中，電阻Rl的阻值一般為一千多千歐，可以由幾個大電阻串聯(lián)組成，每個串聯(lián)電阻的阻值為幾百千歐；電阻R2的阻值一般為幾十千歐。分壓后得到分壓信號介于相電壓的十分之一到百分之一之間。雙開關(guān)二極管Dl主要起嵌位的作用，可以對比較器單元的輸入信號，即，所述分壓信號起保護(hù)作用。[0046]二、基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路220:
[0047]如圖4所示，基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路220可以包括:串聯(lián)的電阻R17、電阻R18、和電阻R19。其中，電阻R17接變頻器的母線正電壓，電阻R19接母線負(fù)電壓。基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路220具有兩個輸出端,其第一輸出端接于電阻R17和電阻R18之間,用于輸出第一基準(zhǔn)電壓，第二輸出端接于電阻R18和電阻R19之間,用于輸出第二基準(zhǔn)電壓。
[0048]本實施例中，電阻R17的阻值一般為幾百千歐，可以由幾個大電阻串聯(lián)組成；電阻R18阻值為幾千歐，電阻R19的阻值為幾千歐。以保證，第一基準(zhǔn)電壓小于所述分壓信號的高電平，所述第二基準(zhǔn)電壓介于所述第一基準(zhǔn)電壓和所述變頻器的母線負(fù)電壓之間。
[0049]三、比較器單元230:
[0050]如圖3所示，所述比較單元230具體包括:第一比較器Ul-A和第二比較器U1-B，以及分別連接到第一比較器Ul-A和第二比較器Ul-B的反向輸入端的電阻R3和電阻R6，分別連接到第一比較器Ul-A和第二比較器Ul-B的同向輸入端的電阻R4和電阻R5。其中，電阻R3和電阻R6分別與基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路220的第一輸出端及第二輸出端連接，電阻R4和電阻R5則同時與相電壓分壓電路210的輸出端連接。電阻R3至R6 —般為幾千歐，對比較器單元輸入端起限流作用。同時，第一比較器Ul-A和第二比較器Ul-B的各自的同向輸入端和反向輸入端之間分別接有一個電容，分別為電容C1、C2，起到一定抗干擾作用，Cl和C2一般為皮法級。比較器單元230的輸出端由電阻R7、電阻R8、上拉電阻R9、上拉電阻RlO以及嵌位二極管D2構(gòu)成，電阻R7接第一比較器Ul-A的輸出端，電阻R7的另外一端接上拉電阻R9，上拉電阻R9的另外一端接5V電源；電阻R8接第二比較器Ul-B的輸出端，電阻R8的另外一端接上拉電阻R10，上拉電阻RlO的另外一端接5V電源；同時，嵌位二極管D2陽極接母線負(fù)電壓，一個陰極接上拉電阻R9和電阻R7之間，另一個陰極接上拉電阻RlO和電阻R8之間。比較器單元230的第一輸出端接于上拉電阻R9和電阻R7之間，第二輸出端接于上拉電阻RlO和電阻R8之間，構(gòu)成比較器單元230的輸出端。
[0051 ] 四、隔離及電平轉(zhuǎn)換電路240:
[0052]隔離及電平轉(zhuǎn)換電路240，主要用于隔離和電平轉(zhuǎn)換，包括有光耦PCl和光耦PC2，所述光耦具體可以采用高速光耦芯片。如圖3所示，光耦PCl的原邊并聯(lián)電阻R11，光耦PC2的原邊并聯(lián)電阻R12，起到泄放原邊電荷的作用，光耦PCl的副邊由電阻R13、電阻R14以及電容C3組成，光耦PC2的副邊由電阻R15、電阻R16以及電容C4組成；其中，電阻Rll的兩端分別與光耦PCl原邊的陽極輸入端和陰極輸入端連接，電阻R12的兩端分別與光耦PC2原邊的陽極輸入端和陰極輸入端連接；光耦PCl原邊的陽極輸入端和光耦PC2原邊的陽極輸入端分別為隔離及電平轉(zhuǎn)換電路的兩個輸入端，并分別與比較器單元230的兩個輸出端連接；光耦PCl和光耦PC2原邊的陰極輸入端均接母線負(fù)電壓；光耦PCl和光耦PC2的副邊的電源端均接+5V電源，接地端均接地；光耦PCl副邊的輸出端同時與電阻R13和電阻R14連接，電阻R13的另一端同時和+5V電源以及電容C3連接，電容C3的另一端接地；光耦PC2副邊的輸出端同時與電阻R15和電阻R16連接，電阻R15的另一端同時和+5V電源以及電容C4連接，電容C4的另一端接地；電阻R14的另一端接反向器U2-A的輸入端，電阻R16的另一端接反向器U2-B的輸入端，反向器U2-A和反向器U2-B的輸出端相連作為所述隔離及電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端并接入處理器的輸入端。隔離及電平轉(zhuǎn)換電路240 —方面起電平轉(zhuǎn)換作用，實現(xiàn)將比較信號轉(zhuǎn)換為需要的方波信號，例如TTL電平信號；另一方面對波形起整形作用。并且，采用高速光耦芯片可以減小光耦延時，提高后續(xù)補償精度。
[0053]下面，對圖3和4所示的本發(fā)明裝置的工作原理進(jìn)行說明:
[0054]圖5所示，是本發(fā)明實施例的相電壓分壓電路輸出到比較器單元的分壓信號的波形圖，圖中的兩條橫線分別表示第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓，兩個基準(zhǔn)電壓與分壓信號上升沿以及下降沿的相交處可視為比較器單元設(shè)置的比較點電平。
[0055]圖6所示，是經(jīng)比較器單元和隔離及電平轉(zhuǎn)換電路處理后，輸入到處理器中的信號的波形圖。圖中標(biāo)有tl、t2、t3、t4四個時刻，tl時刻是相電壓分壓波形上升沿階段達(dá)到第二基準(zhǔn)電壓比較點的時刻，t2時刻是相電壓分壓波形上升沿階段達(dá)到第一基準(zhǔn)電壓比較點的時刻，t3時刻是相電壓分壓波形下降沿階段達(dá)到第一基準(zhǔn)電壓比較點的時刻，t4時刻是相電壓分壓波形下降沿階段達(dá)到第二基準(zhǔn)電壓比較點的時刻。
[0056]方波信號被隔離及電平轉(zhuǎn)換電路被轉(zhuǎn)換成TTL電平信號后輸入到處理器中。處理器可以通過計算(t4+t3)/2-(t2+tl)/2得到相電壓的實際導(dǎo)通時間，然后與理想的導(dǎo)通時間進(jìn)行比較可以得到實際的死區(qū)時間，以便動態(tài)調(diào)節(jié)下一拍載波周期中逆變器回路上橋臂和下橋臂功率開關(guān)器件的開通和關(guān)斷時間，實現(xiàn)對逆變器的死區(qū)補償。
[0057]另一種實施方式中，本發(fā)明裝置的具體電路圖可以如圖7所示。本實施方式與圖3所示實施方式區(qū)別在于:相電壓分壓電路210不同。
[0058]本實施方式中，相電壓分壓電路210包括:電阻R1、電阻R20，和電阻R2、雙開關(guān)二極管D1，和整流二極管D3。也就是說，相對于圖3，本實施中增加了串接于電阻Rl和電阻R2之間的電阻R20，以及整流二極管D3。
[0059]其中，電阻Rl的阻值一般為一千多千歐，電阻R20的阻值一般為幾十千歐，電阻R2的阻值一般為幾十千歐，電阻Rl的一端接相電壓，電阻Rl的另一端接電阻R20，電阻R20的另外一端接電阻R2，電阻R2的另外一端接母線負(fù)電壓，整流二極管D3的陰極接相電壓，整流二極管D3的陽極接于電阻Rl和電阻R20之間，雙開關(guān)二極管Dl的一端接在電阻R20和電阻R2之間，雙開關(guān)二極管Dl的另外兩端分別為陽極和陰極，其陽極接母線負(fù)電壓，陰極接15V電源。
[0060]圖7中所示的相電壓分壓電路，與圖3中所示的相電壓分壓電路相比，具有以下有益效果:圖3實施方式中的相電壓分壓信號的波形上升時間和下降時間比較緩慢，時間一般為微秒級；而本實施方式利用了二極管的特性，其相電壓分壓信號的波形上升時間和下降時間比較陡，時間一般為納秒級；從而，可以把相電壓分壓信號的波形邊沿階段從非線性變成線性，這樣，最后送到處理器的信號更能反映實際相電壓的導(dǎo)通時間。
[0061 ] 圖7所示電路中的相電壓分壓電路以外的其它電路單元，均和圖3所示相同，本文不再一一贅述。
[0062]綜上，本發(fā)明實施例提供了一種變頻器死區(qū)補償方法，該方法采用將變頻器輸出的相電壓的分壓信號與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較計算實際的相電壓導(dǎo)通時間，再與理想的相電壓導(dǎo)通時間比較計算死區(qū)時間，從而進(jìn)行死區(qū)補償?shù)募夹g(shù)方案，不需要對電流是否過零點進(jìn)行預(yù)估或預(yù)測，也不需要判斷電流方向，可以解決現(xiàn)有的死區(qū)補償方法存在的零電流嵌位和電流方向容易誤判的問題，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性；并且，本發(fā)明技術(shù)方案由于可以精確計算死區(qū)時間，從而可以精確調(diào)整逆變器中上下橋臂功率開關(guān)器件的通斷時間，使變頻器能夠輸出良好的正弦波，尤其是可用于低頻同步電動機，提高低頻電流波形的正弦度。[0063]以上對本發(fā)明實施例所提供的變頻器死區(qū)補償方法及裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，但以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種變頻器死區(qū)補償方法，其特征在于，包括: 對變頻器輸出的相電壓進(jìn)行分壓，得到分壓信號； 生成第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓，將所述分壓信號分別與所述兩個基準(zhǔn)電壓輸入比較器單元進(jìn)行比較； 根據(jù)比較器單元輸出的比較信號計算變頻器實際的相電壓導(dǎo)通時間； 將所述實際的相電壓導(dǎo)通時間與理想的相電壓導(dǎo)通時間進(jìn)行比較，計算變頻器的死區(qū)時間，以便根據(jù)所述死區(qū)時間對所述變頻器進(jìn)行死區(qū)補償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述比較器單元包括第一比較器和第二比較器，所述將分壓信號與兩個基準(zhǔn)電壓輸入比較器單元進(jìn)行比較，根據(jù)比較器單元輸出的比較信號計算變頻器實際的相電壓導(dǎo)通時間包括: 將所述分壓信號和第一基準(zhǔn)電壓輸入第一比較器，將所述分壓信號和第二基準(zhǔn)電壓輸入第二比較器，根據(jù)所述分壓信號的上升和下降沿階段分別與第一和第二基準(zhǔn)電壓的比較結(jié)果，得到比較信號；將所述比較信號轉(zhuǎn)換為處理器可以接收的方波信號，由處理器根據(jù)所述方波信號的高電平的起止時間計算實際的相電壓導(dǎo)通時間，所述第一基準(zhǔn)電壓小于所述分壓信號的高電平，所述第二基準(zhǔn)電壓介于所述第一基準(zhǔn)電壓和所述變頻器的母線負(fù)電壓之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 實際的相電壓導(dǎo)通時間t= (t4+t3)/2-(t2+tl)/2，其中，tl和t2是所述分壓信號的上升沿階段分別達(dá)到第二和第一基準(zhǔn)電壓的時刻，t3和t4是所述分壓信號的下降沿階段分別達(dá)到第一和第二基準(zhǔn)電壓的時刻。
4.一種用于變頻器死區(qū)補償?shù)难b置，其特征在于，包括: 相電壓分壓電路，用于對變頻器輸出的相電壓進(jìn)行分壓，得到分壓信號； 基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓； 比較器單元，與所述相電壓分壓電路和基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路連接，用于將所述分壓信號分別與所述兩個基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，輸出比較信號； 隔離及電平轉(zhuǎn)換電路，與所述比較器單元連接，用于將所述比較信號轉(zhuǎn)換為處理器可以接收的方波信號； 處理器，與所述隔離及電平轉(zhuǎn)換電路連接，用于根據(jù)所述方波信號計算所述變頻器實際的相電壓導(dǎo)通時間，并將所述實際的相電壓導(dǎo)通時間與理想的相電壓導(dǎo)通時間進(jìn)行比較，計算變頻器的死區(qū)時間，以便根據(jù)所述死區(qū)時間對所述變頻器進(jìn)行死區(qū)補償。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于: 所述比較器單元包括第一比較器和第二比較器，所述第一比較器用于將所述分壓信號與第一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，所述第二比較器用于將所述分壓信號與第二基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；所述兩個基準(zhǔn)電壓中的第一基準(zhǔn)電壓小于所述分壓信號的高電平，第二基準(zhǔn)電壓介于所述第一基準(zhǔn)電壓和所述變頻器的母線負(fù)電壓之間； 所述分壓信號同時輸送到兩個比較器的同相輸入端，所述兩個基準(zhǔn)電壓分別輸送到兩個比較器的反相輸出端；或者，所述分壓信號同時輸送到兩個比較器的反相輸入端，所述兩個基準(zhǔn)電壓分別輸送到兩個比較器的同相輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于:所述處理器具體用于根據(jù)公式t=(t4+t3)/2-(t2+tl)/2計算實際的相電壓導(dǎo)通時間，其中，t是實際的相電壓導(dǎo)通時間，tl和t2是所述分壓信號的上升沿階段分別達(dá)到第二和第一基準(zhǔn)電壓的時刻，t3和t4是所述分壓信號的下降沿階段分別達(dá)到第一和第二基準(zhǔn)電壓的時刻。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一所述的裝置，其特征在于: 所述相電壓分壓電路具體包括:電阻Rl和電阻R2以及雙開關(guān)二極管Dl ;其中，電阻Rl的一端接變頻器輸出的相電壓，另一端接電阻R2，電阻R2的另一端接變頻器的母線負(fù)電壓；雙開關(guān)二極管Dl的第一端接在電阻Rl和電阻R2之間，雙開關(guān)二極管Dl的另外兩端分別為陽極和陰極，其陽極接變頻器的母線負(fù)電壓，陰極接15V電源；所述相電壓分壓電路的輸出端接于電阻Rl和電阻R2之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于:所述相電壓分壓電路還包括電阻R20和整流二極管D3，所述電阻R20串接于所述電阻Rl和電阻R2之間，所述整流二極管D3的陰極接相電壓，整流二極管D3的陽極接于電阻Rl和電阻R20之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一所述的裝置，其特征在于: 所述基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路具體包括:串聯(lián)的電阻R17、電阻R18和電阻R19 ;其中，電阻R17接變頻器的母線正電壓，電阻R19接變頻器的母線負(fù)電壓；所述基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路具有兩個輸出端，其第一輸出端接于電阻R17和電阻R18之間,用于輸出第一基準(zhǔn)電壓；第二輸出端接于電阻R18和電阻R19之間，用于輸出第二基準(zhǔn)電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一所述的裝置，其特征在于: 所述隔離及電平轉(zhuǎn)換電路具體包括:光耦PCl和光耦PC2，光耦PCl的原邊并聯(lián)電阻R11，光耦PC2的原邊并聯(lián)電阻R12 ;光耦PCl的副邊由電阻R13、電阻R14以及電容C3組成，光耦PC2的副邊由電阻R15、電阻R16以及電容C4組成；其中，電阻Rll的兩端分別與光耦PCl原邊的陽極輸入端和陰極輸入端連接，電阻R12的兩端分別與光耦PC2原邊的陽極輸入端和陰極輸入端連接；光耦PCl原邊的陽極輸入端和光耦PC2原邊的陽極輸入端分別為隔離及電平轉(zhuǎn)換電路的兩個輸入端，光耦PCl和光耦PC2原邊的陰極輸入端均接母線負(fù)電壓；光耦PCl和光耦PC2的副邊的電源端均接+5V電源，接地端均接地；光耦PCl副邊的輸出端同時與電阻R13和電阻R14連接，電阻R13的另一端同時和+5V電源以及電容C3連接，電容C3的另一端接地；光耦PC2副邊的輸出端同時與電阻R15和電阻R16連接，電阻R15的另一端同時和+5V電源以及電容C4連接，電容C4的另一端接地；電阻R14的另一端接反向器U2-A的輸入端，電阻R16的另一端接反向器U2-B的輸入端，反向器U2-A和反向器U2-B的輸出端相連作為所述隔離及電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端并接入處理器的輸入端。
【文檔編號】H02M7/537GK103475252SQ201310462716
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】楊潔, 段捷, 張波, 唐益宏, 寧德勝, 羅天資 申請人:深圳市英威騰電氣股份有限公司