[发明专利]逆变器死区补偿系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器控制领域，更具体地说，涉及一种逆变器死区补偿系统及方法。

背景技术

电压脉宽调制类型的变频器广泛应用于各种电机控制场合，为了防止逆变器同一桥臂的上下两个功率器件直通毁坏逆变器，需要人为地在控制信号中加入死区时间（在死区时间内，两个功率器件均截止），以保证同一桥臂的上下两个功率器件总是先关后通。此外，逆变器工作时，开关时间存在延迟，并且关断时间通常延迟更长，这些都导致了实际得到的电压值与理论值之间存在差异，该效应也可称为死区。

死区的存在将对电压、电流和转矩等各方面都产生影响，在低频时这种现象尤其明显，因为相同载波下，低频时一个周期内开关次数更多，并且低频时输出电压较低，死区效应比重越大。最直接地，它降低了系统的输出电压能力，乃至出现相移。

为了克服死区的影响，需要补偿死区造成的电压损失。相对于相电流大于零和小于零的情况，需要对相应相电压做不同的补偿。如何确定相电流的过零点是进行死区补偿的一个关键，它决定了死区补偿的成败。目前，主要通过以下方式确定相电流过零点：将相电流转换为D-Q坐标系下的直流量，此时再低通滤波，不用考虑局部延迟问题，以便克服检测电流的噪声影响。但该方法需要进行旋转变换，而旋转变换需要一个旋转角度θ，如何确定旋转角度θ是一个难点。

旋转角度θ通常采用电压的角频率ω乘以时间t得到，但是在许多动态的场合，电流的角频率和电压的角频率并不完全相等，此时若采用电压的角频率ω乘以t得到的角度分解电流会与实际的情况不一致，由此会造成死区补偿错误，影响电压输出，严重的会造成电机震荡无法运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述死区补偿中旋转角度无法准确确定的问题，提供一种逆变器死区补偿系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种逆变器死区补偿系统，包括三相锁相环、第一旋转变换单元、低通滤波单元、反向变换单元；其中所述三相锁相环，用于对输入到电机的三相电流进行处理获得电流角频率ω及旋转角θ；所述第一旋转变换单元，用于按照所述旋转角θ对电流进行旋转变换获得D轴和Q轴电流分量；所述低通滤波单元，用于对所述D轴和Q轴电流分量分别进行低通滤波；反向变换单元，用于对低通滤波后的D轴和Q轴电流分量进行反向变换，所述反向变换后的电流直接用于死区补偿中电流过零点判断。

在本发明所述的逆变器死区补偿系统中，所述三相锁相环包括3/2变换单元、第二旋转变换单元、PI调节器及积分处理单元，其中所述3/2变换单元用于对输入到电机的三相电流进行3/2变换；所述第二旋转单元用于对3/2变换后的电流进行旋转变换获得D轴和Q轴电流分量；所述PI调节器用于将锁相误差输入PI调节器获得电流角频率ω，所述锁相误差为0与Q轴电流分量之差；所述积分处理单元用于通过对电流角频率ω进行积分运算获得旋转角θ。

在本发明所述的逆变器死区补偿系统中，所述PI调节器的传递函数为：

k_p(1+T_is)/sT_i，

所述三相锁相环的闭环传递函数为：