[发明专利]基于调制波修正的三电平逆变器死区补偿算法

说明书

技术领域

本发明涉及死区补偿算法领域，具体涉及一种基于调制波修正的三电平逆变器死区补偿算法，特别适合基于电力电子变流技术和计算机控制技术相结合的光伏并网发电、风力发电等能量变换系统中变流器的死区补偿。

背景技术

功率器件存在开关延时，若同一桥臂一个器件需要关断而未关断，与之互补的器件导通，则会造成直通，烧坏器件。为防止逆变器直通，需要对互补的触发信号加入死区。在死区时间内，期望的PWM脉冲前沿或后沿会叠加或减少死区时间对应的宽度，导致输出电压和电流波形畸变，幅值降低，低频谐波增加，占比重最大的是5次和7次谐波，死区时间占开关周期的比例和调制度会影响畸变程度。

目前死区补偿方法有通过判断调制波正负和电流方向，对一个三角波周期对应的调制波进行整体调整，虽然能达到一定的补偿效果，但是也会造成输出波形半个死区时间的延时。有的补偿方法是基于脉冲的死区补偿，通过添加硬件设备检测开关器件的导通时刻，通过修改导通时间进行死区补偿，这种补偿方式不会对输出造成延时，但是增加了系统成本，同时可靠性也将降低。

发明内容

本发明的要解决的问题是针对目前三电平变流器死区补偿方法的缺陷提出一种基于调制波修正的三电平逆变器死区补偿算法。

本发明采用的技术方案是：

基于调制波修正的三电平逆变器死区补偿算法，包括有三电平逆变器，所述的三电平逆变器为二极管钳位型三电平逆变器，二极管钳位型三电平逆变器包括有三个并联的三电平桥臂，其特征在于，具体算法包括以下步骤：

（1）判断调制波正负、桥臂电流方向、一个开关周期三角载波是上升沿还是下降沿；

（2）通过步骤（1）中的三个影响因数的不同状态对调制波进行相应的调整；

假设电流流出三电平逆变器方向为正反向，死区时间为T_d，开关频率为f_c，调制波为u_r，死区补偿对应的调制波修正量为Δu_r，Δu_r=2T_df_c；

1)当调制波大于零、电流大于零、正半轴三角波下降沿时，将调制波加上调制波修正量Δu_r，即修正后调制波为u_r+Δu_r；

2)当调制波大于零、电流小于零、正半轴三角波上升沿时，将调制波减去调制波修正量Δu_r，即修正后调制波为u_r-Δu_r；

3)当调制波小于零、电流大于零、负半轴三角波下降沿时，将调制波加上调制波修正量Δu_r，即修正后调制波为u_r+Δu_r；

4)当调制波小于零、电流小于零、负半轴三角波上升沿时，将调制波减去调制波修正量Δu_r，即修正后调制波为u_r-Δu_r；

（3）修正后的调制波与三角波比较得到PWM开关序列，加入死区时间T_d后就得到补偿后的开关管驱动信号。

本发明的有益效果在于：

本发明的算法能够对死区效应进行实时准确地补偿，不仅能够有效地降低5次和7次谐波，防止电压和电流波形畸变，而且不会造成输出波形的延时，不需要添加专门硬件检测装置，降低了成本，同时系统的可靠性和准确性也能得到保证。

附图说明：

图1是二极管钳位型三电平逆变器的一个桥壁的电路拓扑结构示意图。

图2是0和1状态之间切换时的死区效应及补偿示意图。

图3是0和-1状态之间切换时的死区效应及补偿示意图。

图4是死区效应对输出电流波形和相电压基波的影响示意图。

图5是三电平双载波同向载波发波方式示意图。

图6是三电平双载波反向载波发波方式示意图。

图7是一种基于调制波修正的三电平死区补偿算法示意图。

图8是同向载波不加死区补偿和加补偿时的A相输出电流波形及FFT分析示意图。

图9是反向载波不加死区补偿和加补偿时的A相输出电流波形及FFT分析示意图。

具体实施方式

下面说明结合说明书附图进行分析：