基于瞬時(shí)電流和精細(xì)化電壓補(bǔ)償?shù)乃绤^(qū)補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于瞬時(shí)電流和精細(xì)化電壓補(bǔ)償?shù)乃绤^(qū)補(bǔ)償方法，其技術(shù)特點(diǎn)包括以下步驟：采用瞬時(shí)電壓電流模型計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻電流；根據(jù)兩種電壓伏秒等效模式分別計(jì)算死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間；將得到的死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間Tc轉(zhuǎn)化為電壓給定附加到三相輸出給定電壓上，完成死區(qū)補(bǔ)償。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，其通過(guò)瞬時(shí)電壓電流模型計(jì)算出采樣滯后期間的電流變化量，避免了一般電流采樣滯后帶來(lái)的誤差，在一定程度上改善了采樣電流準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，而且，通過(guò)精準(zhǔn)的補(bǔ)償將輸出電壓和理論電壓保持一致，更好地改善了電機(jī)的諧波電流，減少了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，同時(shí)與硬件補(bǔ)償方法相比，無(wú)需額外添加硬件檢測(cè)電路，節(jié)省制造成本。
【專利說(shuō)明】基于瞬時(shí)電流和精細(xì)化電壓補(bǔ)償?shù)乃绤^(qū)補(bǔ)償方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于變頻器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種基于瞬時(shí)電流和精細(xì)化電壓補(bǔ)償?shù)乃绤^(qū) 補(bǔ)償方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在設(shè)計(jì)逆變器時(shí)，電力電子功率器件常采用MOS陽(yáng)T、IGBT、IGCT等（簡(jiǎn)稱開(kāi)關(guān)管）， 為防止開(kāi)關(guān)管上下橋臂出現(xiàn)直通，通常需設(shè)置一個(gè)死區(qū)時(shí)間W延遲開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通。但使，死 區(qū)時(shí)間在逆變器輸出電流的作用下，會(huì)使實(shí)際輸出電壓與給定電壓產(chǎn)生偏差，從而導(dǎo)致輸 出電流波形發(fā)生崎變和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，在輸出電壓較低時(shí)該種影響最為嚴(yán)重。
[0003] 現(xiàn)有死區(qū)補(bǔ)償方法大體分為硬件補(bǔ)償和軟件補(bǔ)償兩類。硬件補(bǔ)償大體分為電壓檢 測(cè)補(bǔ)償和電流極性檢測(cè)補(bǔ)償：電壓檢測(cè)通過(guò)實(shí)時(shí)采集到的輸出電壓與給定進(jìn)行比較，將誤 差反饋到給定通道進(jìn)行補(bǔ)償；電流檢測(cè)通過(guò)硬件電路實(shí)時(shí)檢測(cè)電流極性，判斷補(bǔ)償電壓，由 于硬件補(bǔ)償方法需要額外的硬件電路，使成本增加，所W在實(shí)際中比較少見(jiàn)。軟件補(bǔ)償大體 上分為兩種：（1)通過(guò)計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)碾妷浩骄颠M(jìn)行補(bǔ)償，該方法簡(jiǎn)單易行，但對(duì)于電流 過(guò)零點(diǎn)附近的補(bǔ)償效果不佳；（2)通過(guò)在每個(gè)PWM周期內(nèi)采集電流極性實(shí)時(shí)對(duì)輸出電壓進(jìn) 行補(bǔ)償，補(bǔ)償效果取決于電流采樣的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，若電流檢測(cè)不準(zhǔn)或滯后時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則 導(dǎo)致補(bǔ)償不準(zhǔn)，使死區(qū)影響加重。例如，中國(guó)專利00122378. X名稱為"變頻器的死區(qū)補(bǔ)償方 法"中公開(kāi)了一種通過(guò)電流矢量變化估測(cè)電流過(guò)零點(diǎn)的方法；文獻(xiàn)（孫昌志，逆變器死區(qū)時(shí) 間對(duì)異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)影響及消弱辦法）提出常用的逆變器死區(qū)補(bǔ)償方法。但是，該些方 法都沒(méi)有考慮采樣延時(shí)和電流過(guò)零點(diǎn)處給逆變器死區(qū)補(bǔ)償帶來(lái)的影響，其采樣一般電流采 樣方法，若采樣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，雖然濾除了噪聲和毛刺，但滯后時(shí)間長(zhǎng)，不能反映當(dāng)前電流實(shí)際 值，若采樣時(shí)間過(guò)短，雖然能較好的貼近當(dāng)前電流值，但是無(wú)法避免毛刺和噪聲的影響，影 響了采樣電流準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、實(shí)時(shí)性強(qiáng)且準(zhǔn)確性 高的基于瞬時(shí)電流和精細(xì)化電壓補(bǔ)償?shù)乃绤^(qū)補(bǔ)償方法。
[0005] 本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題是采取W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種基于瞬時(shí)電流和精細(xì)化電壓補(bǔ)償?shù)乃绤^(qū)補(bǔ)償方法，包括W下步驟：
[0007] 步驟1、采用瞬時(shí)電壓電流模型計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻電流；
[0008] 步驟2、根據(jù)兩種電壓伏砂等效模式分別計(jì)算死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間；
[0009] 步驟3、將得到的死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間轉(zhuǎn)化為電壓給定附加到H相輸出給定電壓上，完成 死區(qū)補(bǔ)償。
[0010] 而且，所述當(dāng)前時(shí)刻電流的計(jì)算方法為：
[0011] I = Ix+(UxT-Ix*Rs-co Vx-Ucom)*dT/Lo'
[0012] 其中，Ix為逆變器輸出電流瞬時(shí)采樣值，UxT為逆變器出口處的電壓，Lo' = (Lso+Lro)*Lm/L;r，Lso為定子漏抗，Lro為轉(zhuǎn)子漏抗，W Wx為由轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)感應(yīng)出的定子側(cè) 相電壓，Ucom為電機(jī)公共點(diǎn)處共模電壓，dT為采樣等效延時(shí)，X = a, b, C。
[0013] 而且，所述死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間Tc按W下方法計(jì)算：
[0014] (1)當(dāng) CB = 1，1' A > 0 或 CB = 0, 1' A<〇 時(shí)
[00 巧]Tc = Td+T〇n
[0016] (2)當(dāng) CB = 1，I' A<〇 或 CB = 0, I' A > 0 時(shí)
[0017] Ti = C*Ude/r A
[0018] 若 Ti〉T' 口-適非
[0019] 若 Ti《T' d，T2 = Ti/2
[0020] 補(bǔ)償時(shí)間 T。= Tnff+T];
[0021] 其中，Td為硬件設(shè)定的死區(qū)時(shí)間，T' d為實(shí)際死區(qū)時(shí)間，T' d = Td+L"-Twf，Ton 為上管開(kāi)通延時(shí)，Toff為開(kāi)關(guān)管關(guān)斷延時(shí)，C為功率管結(jié)電容和等效分布電容值，CB = I表 示H角形載波下降段，CB = 0表示H角形載波上升段，1' A為計(jì)算出的當(dāng)前實(shí)際電流。
[0022] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0023] 1、本方法通過(guò)瞬時(shí)電壓電流模型計(jì)算出采樣滯后期間的電流變化量，相比于一般 電流采樣方法，避免了一般電流采樣滯后帶來(lái)的誤差，在一定程度上改善了采樣電流準(zhǔn)確 性和實(shí)時(shí)性。
[0024] 2、本方法在電流過(guò)零點(diǎn)處做精細(xì)化補(bǔ)償，通過(guò)精準(zhǔn)的補(bǔ)償將輸出電壓和理論電壓 保持一致，相比其他方法，更好地改善了電機(jī)的諧波電流，減少了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0025] 3、本方法與硬件補(bǔ)償方法相比，無(wú)需額外添加硬件檢測(cè)電路，節(jié)省制造成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1是本發(fā)明的處理流程圖；
[0027] 圖2是變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電氣原理圖；
[0028] 圖3是異步電機(jī)等效原理圖；
[0029] 圖4是本發(fā)明死區(qū)補(bǔ)償原理圖；
[0030] 圖5是電壓伏砂等效模式1的原理圖；
[0031] 圖6是電壓伏砂等效模式2的原理圖；
[0032] 圖7是沒(méi)加死區(qū)補(bǔ)償前的電流波形；
[0033] 圖8是采用本發(fā)明進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償后的電流波形。

【具體實(shí)施方式】
[0034] W下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述。
[0035] 一種基于瞬時(shí)電流和精細(xì)化電壓補(bǔ)償?shù)乃绤^(qū)補(bǔ)償方法，如圖1所示，包括W下步 驟：
[0036] 步驟1、采用瞬時(shí)電壓電流模型計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻電流。
[0037] 圖2給出了變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電氣原理圖，其中電機(jī)部分模型可W等效轉(zhuǎn)換為圖 3。根據(jù)該電機(jī)模型，則有瞬時(shí)電壓公式如下：
[0038]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于瞬時(shí)電流和精細(xì)化電壓補(bǔ)償?shù)乃绤^(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟1、采用瞬時(shí)電壓電流模型計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻電流； 步驟2、根據(jù)兩種電壓伏秒等效模式分別計(jì)算死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間； 步驟3、將得到的死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間轉(zhuǎn)化為電壓給定附加到三相輸出給定電壓上，完成死區(qū) 補(bǔ)償。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所屬的基于瞬時(shí)電流和精細(xì)化電壓補(bǔ)償?shù)乃绤^(qū)補(bǔ)償方法，其特征在 于：所述當(dāng)前時(shí)刻電流I的計(jì)算方法為： I = Ix+(UxT-Ix*Rs-co iy x-Ucom) *dT/Lo, 其中，Ix為逆變器輸出電流瞬時(shí)采樣值，UxT為逆變器出口處的電壓，Lo' = (Lso+Lro)*Lm/Lr，Lso為定子漏抗，Lro為轉(zhuǎn)子漏抗，co Vx為由轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)感應(yīng)出的定子側(cè) 相電壓，Ucom為電機(jī)公共點(diǎn)處共模電壓，dT為采樣等效延時(shí)，X = a, b, c。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所屬的基于瞬時(shí)電流和精細(xì)化電壓補(bǔ)償?shù)乃绤^(qū)補(bǔ)償方法，其特征在 于：所述死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間Tc按以下方法計(jì)算：
若 T1S1T d，T2 = V2 補(bǔ)償時(shí)間T。= Ttjff+T2 ; 其中，Td為硬件設(shè)定的死區(qū)時(shí)間，T' d為實(shí)際死區(qū)時(shí)間，T' d = VTm-Ttjff, Ton為上 管開(kāi)通延時(shí)，Toff為開(kāi)關(guān)管關(guān)斷延時(shí)，C為功率管結(jié)電容和等效分布電容值，CB = 1表示 三角形載波下降段，CB = 0表示三角形載波上升段，r A為計(jì)算出的當(dāng)前實(shí)際電流。
【文檔編號(hào)】H02M7/5387GK104362881SQ201410650339
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】金雪峰, 田凱, 宋鵬, 張策, 劉洋, 王自滿 申請(qǐng)人:天津電氣科學(xué)研究院有限公司