[发明专利]一种三电平逆变器死区补偿方法

权利要求书

1.一种三电平逆变器死区补偿方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)对三电平T型逆变器输出端电压进行分压得到0～3V范围内的电压；

(2)选用6个高速电压比较器并分成两组；两组电压比较参考值U_ref1和U_ref2根据表达式(1)设置；配置DSP处理器中ePWM模块两个计数比较器使ADC模块可以在一个调制周期内触发两次电压采样的数模转换以及触发CAP模块的两次边沿捕捉；两次触发时间设置为调制周期的起始时刻和中间时刻；

(3)配置DSP处理器中3个CAP模块采集6个高速电压比较器的上升沿和下降沿输出端电压；高速电压比较器的输入为步骤(1)中分压后逆变器三相输出端电压和设置的参考电压；配置DSP处理器ADC模块中4个通道采集步骤(1)中分压后的三电平逆变器三相端电压和逆变器中点电位电压；根据步骤(2)一个调制周期内两次触发的设置可以在一个调制周期内获得两组占空比信号和电压信号；

(4)将三电平逆变器电压矢量图划分为6个扇区，其中-30度到+30度为第1扇区之后每隔60度为一个扇区；利用最近三矢量脉宽调制(NTV-PWM)一个周期内端电压只在0～U_dc或者U_dc～2U_dc范围的特性对步骤(3)获得的两组占空比进行筛选，规则为：

以A相为例解释上表为：当A相电压矢量处于扇区6，1和2时、选用以U_ref1为参考电压的占空比，当A相电压矢量处于扇区3，4和5时、选用以U_ref2为参考电压的占空比；对步骤(3)获得的两组电压信号进行筛选，规则如下：

以A相为例解释上表为：当A相电压矢量处于扇区6，1和2时、选用触发时间为一个调制周期起始时刻采样得到的三相端电压信号，当A相电压矢量处于扇区3，4和5时、选用触发时间为一个调制周期中间时刻采样得到的三相端电压信号；两组电压信号筛选之后得到三相输出端电压中等电位；

(5)利用步骤(4)得到的占空比乘以一个调制周期的时间，即是一相端电压高电平持续时间，按照表达式(2)计算补偿时间；利用步骤(4)得到的三相输出端电压中等电位，按照表达式(3)计算逆变器中点电位与输出端电压的中等电位之间差值，进而用于判断电流极性；差值大于0时，电流为正；差值小于0时，电流为负；

(6)考虑中点电位波动因素对三电平逆变器输出畸变影响的前提下，按照表达式(4)和(5)分情况计算三相补偿电压；

(7)将步骤(6)计算得到的三相补偿电压进行Clarke变换，得到两相静止坐标系下的补偿电压；

(8)将步骤(7)计算得到的两相静止坐标系下的补偿电压加到两相静止坐标系下三电平逆变器的目标电压中得到补偿后的目标电压；

(9)以步骤(8)得到的补偿后的目标电压为输入，执行最近三矢量脉宽调制策略(NTV-PWM)即可完成三电平逆变器死区效应补偿；同时可以得到下一个开关周期三相占空比；

(10)只要电机电压频率不变，就重复执行步骤(6)-(9)；

(11)当电机电压频率变化时，需要执行步骤(4)-(9)；

第(2)步中参考电压U_ref1和U_ref2的表达式(1)为：

式中：U_dc为直流母线电压的1/2；

步骤(5)所述的表达式(2)为：

T_c＝T^*-T (2)

式中：T_c为补偿时间；T^*为一相输出端电压高电平理论持续时间，可以由程序给出；T为该相输出端电压高电平实际持续时间；如当T_c为A相补偿时间时，T^*_A为A相输出端电压高电平理论持续时间，T_A为A相输出端电压高电平实际持续时间；

步骤(5)所述的表达式(3)为：

U_d＝U_np-U_XO (3)

式中：U_d为差值电压；U_np为三电平逆变器中点电位；U_XO为一相输出端电压中等电位，X可以为A，B或者C；

步骤(6)所述的表达式(4)、(5)为：

当输出端电压u处于区间U_dc～2U_dc时，补偿电压为

当输出端电压u处于区间0～U_dc时，补偿电压为

式中：U_D为二极管导通压降；U_F为IGBT正向导通压降；T_c为补偿时间；T_PWM为一个PWM周期的时间长度，本设计中采用100μs；

其中

式中：u为逆变器输出端电压；i_A为A相电流；

表达式(4)、(5)、(6)都是以A相为例，对于B相和C相的补偿电压表达式只需将下角标为A的变量换成下角标为B和C的变量即可。