一種基于npc三電平svpwm整流器死區補償方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于NPC三電平SVPWM整流器死區補償方法，該方法首先通過計算不考慮和考慮管壓降的無死區和有死區的重構電壓沖量的通用表達式，得出重構電壓沖量補償量的通用表達式；然后，根據各相電流方向及電壓時序狀態，選擇與三相電壓相對應的重構電壓沖量補償量的通用表達式，計算出電壓補償量；最后，將計算得到的電壓補償量反饋到重構前的參考電壓矢量，進行補償。本發明采用了一種新型的補償量選擇方法，在電壓重構的過程中計算補償量，并對參考電壓進行補償參與控制；本發明充分考慮了死區時間和管壓降，解決了基于NPC三電平整流器中由死區效應產生的電壓和電流畸變問題，提高了系統性能。
【專利說明】-種基于NPC三電平SVPWM整流器死區補償方法
【技術領域】
[0001] 本發明是涉及一種變頻器死區補償方法，尤其涉及一種基于NPC三電平SVPWM整 流器死區補償方法，屬于電力電子與電力傳動領域。
【背景技術】
[0002] 在實際整流器、逆變器控制中，為了避免一類直通短路現象的發生，必須加入死區 時間防止功率器件直通。對于死區作用時刻，由于交流側各相電位會根據電流方向而產生 波動，所以對于輸出電壓會產生影響，降低了整流器和逆變器的控制精度，因此有必要對死 區效應進行補償。
[0003] 對于死區補償，現行的方法主要有兩種：一是硬件補償，通過增加硬件電路對輸出 實際電壓和電壓參考值比較，直接對SVPWM輸出調制波進行動態調整，即直接改變Ta、Tb、 Tc作用時間來對死區補償，但該方法需要硬件在線檢測電流正負，運行成本較高。二是軟件 補償，通過控制死區補償算法，不需要增加硬件，靈活性強，但現有的軟件補償方法中對補 償量的選擇忽略了由開關管、二極管等功率器件的導通壓降所帶來的誤差效應，從而導致 電壓和電流畸變大，補償精度低。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種基于NPC三電平SVPWM整流器死區 補償方法，該方法在補償死區效應的同時，兼顧了由開關管、二極管等功率器件的導通壓 降帶來的誤差效應。為了實現上述目的，本發明的技術解決方案是：一種基于NPC三電平 SVPWM整流器死區補償方法，其步驟為： (1) 不考慮開關管、續流二極管及嵌拉二極管壓降，對電壓進行重構，計算理想情況下 無死區的重構電壓沖量的通用表達式； (2) 考慮開關管、續流二極管及嵌拉二極管壓降，對電壓進行重構，計算實際情況下有 死區的重構電壓沖量的通用表達式； (3) 計算重構電壓沖量補償量的通用表達式； (4) 對基于NPC三電平SVPWM整流器的三相電流進行坐標變換，根據其合成矢量所在扇 區判斷各相電流方向； (5) 根據參考電壓矢量所在的扇區判斷三相橋臂電壓時序狀態； (6) 根據各相電流方向及電壓時序狀態，選擇與a、b、c三相相對應的重構電壓沖量補 償量的通用表達式，計算出電壓補償量； (7) 將計算得到的電壓補償量反饋到重構前的參考電壓矢量，進行補償。
[0005] 所述步驟（1)和步驟（2)中對電壓進行重構的方法為，將三電平的電壓重構簡化 到兩電平扇區去處理，把需要重構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軸上的分量作為補償量即可，三電平變換器輸出重構相電壓為：
【權利要求】
1. 一種基于NPC三電平SVPWM整流器死區補償方法，其特征在于：該方法包括以下步 驟： (1) 不考慮開關管、續流二極管及嵌拉二極管壓降，對電壓進行重構，計算理想情況下 無死區的重構電壓沖量的通用表達式； (2) 考慮開關管、續流二極管及嵌拉二極管壓降，對電壓進行重構，計算實際情況下有 死區的重構電壓沖量的通用表達式； (3) 計算重構電壓沖量補償量的通用表達式； (4) 對基于NPC三電平SVPWM整流器的三相電流進行坐標變換，根據其合成矢量所在扇 區判斷各相電流方向； (5) 根據參考電壓矢量所在的扇區判斷三相橋臂電壓時序狀態； (6) 根據各相電流方向及電壓時序狀態，選擇與a、b、c三相相對應的重構電壓沖量補 償量的通用表達式，計算出電壓補償量； (7) 將計算得到的電壓補償量反饋到重構前的參考電壓矢量，進行補償。
2. 根據權利要求1所述的基于NPC三電平SVPWM整流器死區補償方法，其特征在于： 所述步驟（1)和步驟（2)中對電壓進行重構的方法為，將三電平的電壓重構簡化到兩電平 扇區去處理，把需要重構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軸上的分量作為補償量即可，三電平變換器輸出重構相電壓為 ：
其中分別為三相對應補償電壓量。
3. 根據權利要求1所述的基于NPC三電平SVPWM整流器死區補償方法，其特征在于： 所述步驟（1)理想情況下無死區的重構電壓沖量的通用表達式為：
其中，D為開關導通占空比，為開關周期。
4. 根據權利要求1所述的基于NPC三電平SVPWM整流器死區補償方法，其特征在于： 所述步驟（2)實際情況下有死區的重構電壓沖量的通用表達式為：
其中，z^為死區時間，、為IGBT壓降，^為二極管壓降，[開關周期^為開關導通 占空比。
5. 根據權利要求1所述的基于NPC三電平SVPWM整流器死區補償方法，其特征在于： 所述步驟（3)重構電壓沖量補償量的通用表達式為：
其中，為死區時間，v_-為IGBT壓降，乂為二極管壓降，J；開關周期，^為開關導通 占空比。
6. 根據權利要求1所述的基于NPC三電平SVPWM整流器死區補償方法，其特征在于： 所述步驟（4)三相電流的坐標變換為clack變換，即3/2靜止坐標系變換。
7. 根據權利要求1所述的基于NPC三電平SVPWM整流器死區補償方法，其特征在于： 所述步驟（6)重構電壓沖量補償量的通用表達式的選擇，是根據起始小矢量進行判斷。
8. 根據權利要求1所述的基于NPC三電平SVPWM整流器死區補償方法，其特征在于： 所述步驟（7)電壓補償量為·& 5坐標系中的電壓補償量。
【文檔編號】H02M7/219GK104253550SQ201410536905
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年10月13日 優先權日:2014年10月13日
【發明者】張輝, 魚瑞文, 王珂, 張傳金, 史經從 申請人:中國礦業大學