級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的死區(qū)補(bǔ)償系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的死區(qū)補(bǔ)償系統(tǒng)及方法，方法包括：S1、將控制系統(tǒng)發(fā)出的PWM源信號(hào)在一功率單元的一橋臂中形成的PWM波形的起始點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，計(jì)算所有功率單元的左側(cè)、右側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)；S2、檢測(cè)由PWM源信號(hào)控制的輸出電流在橋臂中的方向，并比較輸出電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻的坐標(biāo)與左側(cè)、右側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)的大小關(guān)系；S3、根據(jù)大小關(guān)系及功率單元的死區(qū)時(shí)間計(jì)算左側(cè)及右側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和；S4、計(jì)算控制系統(tǒng)發(fā)出的PWM源信號(hào)需要進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償時(shí)間，并調(diào)節(jié)PWM源信號(hào)的占空比。本發(fā)明能夠支持各種調(diào)制算法的死區(qū)補(bǔ)償，也能適應(yīng)于不同級(jí)聯(lián)數(shù)、不同開(kāi)關(guān)頻率的高壓變頻器。
【專利說(shuō)明】級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的死區(qū)補(bǔ)償系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的死區(qū)補(bǔ)償系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前級(jí)聯(lián)型高壓變頻器已成為高壓變頻器的主流的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其控制方式基本上 采用VF控制（電壓頻率變換控制），且采用CPS-SPWM (載波移相-正弦脈寬調(diào)制）的調(diào)試 方法，也有少數(shù)公司開(kāi)發(fā)出了基于矢量控制的高壓變頻器。現(xiàn)有的級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的死 區(qū)補(bǔ)償方式比較單一，不能支持不同級(jí)聯(lián)數(shù)的高壓變頻器，對(duì)于不同開(kāi)關(guān)頻率及不同的調(diào) 制算法，其死區(qū)補(bǔ)償方式也無(wú)法統(tǒng)一，現(xiàn)有技術(shù)中也不存在能夠適應(yīng)不同級(jí)聯(lián)數(shù)、不同開(kāi)關(guān) 頻率、不同中性點(diǎn)位置以及不同調(diào)制算法的死區(qū)補(bǔ)償方式。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中不存在能夠適應(yīng)不同級(jí)聯(lián)數(shù)、不 同開(kāi)關(guān)頻率、不同中性點(diǎn)位置以及不同調(diào)制算法的死區(qū)補(bǔ)償方式的缺陷，提供一種級(jí)聯(lián)型 高壓變頻器的死區(qū)補(bǔ)償系統(tǒng)及方法。
[0004] 本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的：
[0005] 本發(fā)明提供了一種級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的死區(qū)補(bǔ)償方法，其特點(diǎn)在于，包括以下步 驟：
[0006] Si、將所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的控制系統(tǒng)發(fā)出的PWM(脈沖寬度調(diào)制）源信號(hào)在所 述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器中的一功率單元的Η橋的一橋臂中形成的PWM波形的起始點(diǎn)作為坐標(biāo) 原點(diǎn)，計(jì)算所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的所有功率單元的2N S個(gè)左側(cè)死區(qū)點(diǎn)、2NS個(gè)右側(cè)死區(qū)點(diǎn) 相對(duì)于所述坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)，其中Ns為所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的功率單元的級(jí)聯(lián)數(shù)；
[0007] S2、檢測(cè)由所述PWM源信號(hào)控制的輸出電流在所述橋臂中的方向，并比較輸出電 流過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻的坐標(biāo)分別與所述左側(cè)死區(qū)點(diǎn)、所述右側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)之間的大小關(guān)系；
[0008] S3、根據(jù)所述大小關(guān)系、所述PWM波形的占空比及所述功率單元的死區(qū)時(shí)間分別計(jì) 算所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的所有功率單元的左側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和以及右側(cè)死區(qū)補(bǔ)償 時(shí)間的總和；
[0009] S4、計(jì)算所述控制系統(tǒng)發(fā)出的PWM源信號(hào)需要進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償時(shí)間，并根據(jù)所 述補(bǔ)償時(shí)間調(diào)節(jié)所述PWM源信號(hào)的占空比。
[0010] 較佳地，步驟Si中所述橋臂為所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器中PWM波形未發(fā)生移相的功 率單元的Η橋的左上橋臂；優(yōu)選地，為所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的第一級(jí)功率單元的Η橋的左 上橋臂；步驟S 2中將輸出電流流入所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的中性點(diǎn)的方向設(shè)置為正方向； 步驟S3中所述左側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和及所述右側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和的計(jì)算公式分別 如下：
[0011] 當(dāng)所述輸出電流為正方向且在所述左上橋臂中形成的PWM波形的占空比>50% 時(shí)，計(jì)算公式為 ：
[0012] TcpL = (Ns_k/2) *Tpud，Ak < Μ < Ak+1 ;
[0013] TcpR = - (k/2) *Tpud，Bk < M < Bk+1 ;
[0014] 其中，表示所述左側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和，TepK表示所述右側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的 總和，Tpud表示所述功率單元的死區(qū)時(shí)間，Μ表示所述輸出電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻的坐標(biāo)，Ak表示 第K個(gè)左側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)，Bk表示第K個(gè)右側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)，心=0, = 0, K為整數(shù)且 0 ^ K ^ 2NS ；
[0015] 當(dāng)所述輸出電流為正方向且所述占空比〈50 %時(shí)，計(jì)算公式為：
[0016] TcpL = (Ns_k/2) *Tpud，Bk 彡 Μ < Bk+1 ;
[0017] TcpK = - (k/2) *Tpud，Ak 彡 Μ < Ak+1 ;
[0018] 當(dāng)所述輸出電流為負(fù)方向且所述占空比>50%時(shí)，計(jì)算公式為：
[0019] TcpL = (k/2) *Tpud，Ak 彡 Μ < Ak+1 ;
[0020] TcpK = - (Ns_k/2) *Tpud，Bk 彡 Μ < Bk+1 ;
[0021] 當(dāng)所述輸出電流為負(fù)方向且所述占空比〈50%時(shí)，計(jì)算公式為：
[0022] TcpL = (k/2) *Tpud，Bk 彡 Μ < Bk+1 ;
[0023] TcpK = - (Ns_k/2) *Tpud，Ak 彡 Μ < Ak+1 ;
[0024] 步驟S4中所述補(bǔ)償時(shí)間的計(jì)算公式如下：
[0025] Tramp = (Τ_+?；ρκ) /Ns，其中Tramp表示所述補(bǔ)償時(shí)間。
[0026] 另外，步驟Si中所述2凡個(gè)左側(cè)死區(qū)點(diǎn)、2NS個(gè)右側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)的計(jì)算方式如 下：
[0027] 假設(shè)所訴左上橋臂中形成的PWM波形的占空比為ccrl，左下橋臂中PWM波形的占 空比為ccr3,則ccrl+ccr3 = 100%，以時(shí)間為單位計(jì)算,假設(shè)移相時(shí)間At = Ty(2Ns)，貝1J 移相角Λ d = 2 π * (Ty2Ns) /T，其中T。表示PWM波形的載波周期，以所述左上橋臂中形成的 PWM波形的起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，則第一個(gè)左側(cè)死區(qū)點(diǎn)4及第一個(gè)右側(cè)死區(qū)點(diǎn)&的坐標(biāo)分別 如下：
[0028] Ai = a = Tc*(l-ccrl)/2 ；
[0029] = β = Tc* (l_ccr3)/2 ;
[0030] 由 ccrl+ccr3 = 100%可得：
[0031] A! = α = Tc*ccr3/2 ;
[0032] B! = β = Tc*ccrl/2 ；
[0033] 那么，死區(qū)影響的2NS個(gè)左側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)表達(dá)式為：
[0034] = a+(m-l) At，其中 m 為整數(shù)且 1 彡 m 彡 Ns ;
[0035] An = An_Ns+V2,其中η為整數(shù)且Ns+1 < η < 2NS ;其中A^、An分別表示第m個(gè)、第 η個(gè)左側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0036] 死區(qū)影響的2NS個(gè)右側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)表達(dá)式為：
[0037] Bm = β + (m_l) Δ t，其中 m 為整數(shù)且 1 < m < Ns ;
[0038] Bn = Bn_Ns+Ty2,其中n為整數(shù)且Ns+1彡n彡2NS，其中B m、Bn分別表示第m個(gè)、第η 個(gè)右側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)
[0039] 較佳地，所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的功率單元的級(jí)聯(lián)數(shù)Ns > 2。
[0040] 本發(fā)明的目的在于還提供了一種級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的死區(qū)補(bǔ)償系統(tǒng)，其特點(diǎn)在 于，包括：
[0041] 一第一計(jì)算模塊，用于將所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的控制系統(tǒng)發(fā)出的PWM源信號(hào)在 所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器中的一功率單元的Η橋的一橋臂中形成的PWM波形的起始點(diǎn)作為坐 標(biāo)原點(diǎn)，計(jì)算所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的所有功率單元的2N S個(gè)左側(cè)死區(qū)點(diǎn)、2NS個(gè)右側(cè)死區(qū) 點(diǎn)相對(duì)于所述坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)，其中Ns為所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的功率單元的級(jí)聯(lián)數(shù)；
[0042] 一檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)由所述PWM源信號(hào)控制的輸出電流在所述橋臂中的方向， 并比較輸出電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻的坐標(biāo)分別與所述左側(cè)死區(qū)點(diǎn)、所述右側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)之間的 大小關(guān)系；
[0043] 一第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述大小關(guān)系、所述PWM波形的占空比及所述功率單 元的死區(qū)時(shí)間分別計(jì)算所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的所有功率單元的左側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總 和以及右側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和；
[0044] -死區(qū)補(bǔ)償模塊，用于計(jì)算所述控制系統(tǒng)發(fā)出的PWM源信號(hào)需要進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)?補(bǔ)償時(shí)間，并根據(jù)所述補(bǔ)償時(shí)間調(diào)節(jié)所述PWM源信號(hào)的占空比。
[0045] 較佳地，所述橋臂為所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器中PWM波形未發(fā)生移相的功率單元的 Η橋的左上橋臂；所述檢測(cè)模塊還用于將輸出電流流入所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的中性點(diǎn)的 方向設(shè)置為正方向；所述第二計(jì)算模塊計(jì)算所述左側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和及所述右側(cè)死區(qū) 補(bǔ)償時(shí)間的總和的公式如下：
[0046] 當(dāng)所述輸出電流為正方向且在所述左上橋臂中形成的PWM波形的占空比>50% 時(shí)，計(jì)算公式為 ：
[0047] TcpL= (Ns-k/2)*Tpud,Ak^M< Ak+1 ；
[0048] TcpR = _(k/2)*Tpud，Bk < Μ < Bk+1 ;
[0049] 其中，表示所述左側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和，TepK表示所述右側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的 總和，Tpud表示所述功率單元的死區(qū)時(shí)間，Μ表示所述輸出電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻的坐標(biāo)，Ak表示 第K個(gè)左側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)，Bk表示第K個(gè)右側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)，心=0, = 0, K為整數(shù)且 0 ^ K ^ 2NS ；
[0050] 當(dāng)所述輸出電流為正方向且所述占空比〈50 %時(shí)，計(jì)算公式為：
[0051 ] TcpL = (Ns-k/2) *Tpud, Bk ^ Μ < Bk+1 ；
[0052] TcpK = - (k/2) *Tpud，Ak 彡 Μ < Ak+1 ;
[0053] 當(dāng)所述輸出電流為負(fù)方向且所述占空比>50%時(shí)，計(jì)算公式為：
[0054] TcpL = (k/2) *Tpud，Ak 彡 Μ < Ak+1 ;
[0055] TcpK = - (Ns_k/2) *Tpud，Bk 彡 Μ < Bk+1 ;
[0056] 當(dāng)所述輸出電流為負(fù)方向且所述占空比〈50%時(shí)，計(jì)算公式為：
[0057] TcpL = (k/2) *Tpud，Bk 彡 Μ < Bk+1 ;
[0058] TcpK = - (Ns_k/2) *Tpud，Ak 彡 Μ < Ak+1 ;
[0059] 所述死區(qū)補(bǔ)償模塊計(jì)算所述補(bǔ)償時(shí)間的公式如下：
[0060] τ·ρ = (Τ_+?；ρκ) /Ns，其中Τ·ρ表示所述補(bǔ)償時(shí)間。
[0061] 較佳地，所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的功率單元的級(jí)聯(lián)數(shù)Ns > 2。
[0062] 本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明能夠直接通過(guò)PWM輸出來(lái)計(jì)算死區(qū)補(bǔ)償量， 不受調(diào)制算法的限制，可以支持各種調(diào)制算法的死區(qū)補(bǔ)償，也能適應(yīng)于不同級(jí)聯(lián)數(shù)、不同開(kāi) 關(guān)頻率的高壓變頻器，同時(shí)也支持不同中性點(diǎn)位置的級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的死區(qū)補(bǔ)償，具有 很強(qiáng)的適應(yīng)能力。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0063] 圖1為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的死區(qū)補(bǔ)償系統(tǒng)的模塊示意 圖。
[0064] 圖2為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的中性點(diǎn)與功率單元左橋中 點(diǎn)相連接時(shí)的電路示意圖。
[0065] 圖3為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的電機(jī)與功率單元左橋中點(diǎn) 相連接時(shí)的電路示意圖。
[0066] 圖4為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的PWM波形未發(fā)生移相的功率單元的逆變側(cè)的電路 示意圖。
[0067] 圖5為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的當(dāng)左上橋臂PWM占空比>50 %時(shí)PWM波形未發(fā)生 移相的功率單元輸出的PWM波形的波形示意圖。
[0068] 圖6為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的當(dāng)左上橋臂PWM占空比〈50 %時(shí)PWM波形未發(fā)生 移相的功率單元輸出的PWM波形的波形示意圖。
[0069] 圖7為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例當(dāng)左上橋臂PWM占空比>50 %時(shí)PWM波形未發(fā)生移 相的功率單元輸出的PWM波形的死區(qū)分布示意圖。
[0070] 圖8為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的5級(jí)聯(lián)高壓變頻器的死區(qū)分析示意圖。
[0071] 圖9為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的死區(qū)補(bǔ)償方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0072] 下面通過(guò)實(shí)施例的方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí) 施例范圍之中。
[0073] 如圖1所示，本發(fā)明的級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的死區(qū)補(bǔ)償系統(tǒng)包括一第一計(jì)算模塊1、 一檢測(cè)模塊2、一第二計(jì)算模塊3以及一死區(qū)補(bǔ)償模塊4。
[0074] 對(duì)于級(jí)聯(lián)型高壓變頻器，其所有功率單元接收到的PWM信號(hào)均是由控制系統(tǒng)發(fā)出 的，也就是PWM信號(hào)源是一致的，即每相上功率單元的PWM占空比是一樣的，所不同的是不 同功率單元之間存在一定倍數(shù)的移相角。因此，不需要對(duì)每個(gè)功率單元單獨(dú)進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償， 只需要從其中的一個(gè)功率單元出發(fā)，通過(guò)計(jì)算得出對(duì)所述控制系統(tǒng)發(fā)出的PWM源信號(hào)的死 區(qū)補(bǔ)償量即可，進(jìn)而通過(guò)對(duì)所述控制系統(tǒng)發(fā)出的PWM源信號(hào)進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述 級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的所有功率單元的死區(qū)補(bǔ)償。
[0075] 所述第一計(jì)算模塊1將所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的控制系統(tǒng)發(fā)出的PWM源信號(hào)在所 述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器中的一功率單元的Η橋的一橋臂中形成的PWM波形的起始點(diǎn)作為坐標(biāo) 原點(diǎn)，在本實(shí)施例中，所述功率單元為所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器中PWM波形未發(fā)生移相的功 率單元，優(yōu)選地為第一級(jí)功率單元，所述橋臂為左上橋臂，并計(jì)算所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的 所有功率單元的2隊(duì)個(gè)左側(cè)死區(qū)點(diǎn)、2N S個(gè)右側(cè)死區(qū)點(diǎn)相對(duì)于所述坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)，其中Ns 為所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的功率單元的級(jí)聯(lián)數(shù)。
[0076] 所述檢測(cè)模塊2則檢測(cè)由所述PWM源信號(hào)控制的輸出電流在所述橋臂中的方向， 并比較輸出電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻的坐標(biāo)分別與所述左側(cè)死區(qū)點(diǎn)、所述右側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)之間的 大小關(guān)系。
[0077] 所述第二計(jì)算模塊3根據(jù)所述大小關(guān)系、所述PWM波形的占空比及所述功率單元 的死區(qū)時(shí)間分別計(jì)算所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的所有功率單元的左側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和 以及右側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和。
[0078] 所述死區(qū)補(bǔ)償模塊4最后會(huì)計(jì)算所述控制系統(tǒng)發(fā)出的PWM源信號(hào)需要進(jìn)行死區(qū)補(bǔ) 償?shù)难a(bǔ)償時(shí)間，并根據(jù)所述補(bǔ)償時(shí)間調(diào)節(jié)所述PWM源信號(hào)的占空比，從而通過(guò)對(duì)所述PWM源 信號(hào)的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的所有功率單元的死區(qū)補(bǔ)償。
[0079] 下面對(duì)級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的死區(qū)影響進(jìn)行分析，級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的單元拓?fù)溥B 接有兩種方式，一種是高壓變頻器的中性點(diǎn)與功率單元左橋中點(diǎn)相連接，另一種是高壓變 頻器的電機(jī)與功率單元左橋中點(diǎn)相連接，其電路示意圖分別如圖2及圖3所示，對(duì)于同樣的 Η橋PWM信號(hào)，在這兩種連接方式下輸出的電壓及電流方向正好相反。
[0080] 對(duì)于級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的死區(qū)影響的分析，首先假設(shè)中性點(diǎn)在右橋，即圖3中的 連接方式，然后具體分析其中的一個(gè)功率單元（即PWM波形未發(fā)生移相的功率單元）的死 區(qū)影響，功率單元的逆變部分的具體電路結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中Τ1-Τ4為Η橋四個(gè)橋臂（依 次為左上橋臂、右上橋臂、左下橋臂、右下橋臂）上的開(kāi)關(guān)器件，D1-D4為Η橋四個(gè)橋臂上 的續(xù)流二極管，U u為左橋臂的級(jí)聯(lián)點(diǎn)，Ud為右橋臂的級(jí)聯(lián)點(diǎn)，分別分析Τ1橋臂PWM占空比 >50%和〈50%時(shí)，兩種電流方向下死區(qū)對(duì)輸出電壓的影響。
[0081] (1)T1橋臂（左上橋臂）PWM占空比>50%
[0082] 當(dāng)Τ1橋臂（左上橋臂）PWM占空比>50%時(shí)，Η橋的四個(gè)開(kāi)關(guān)器件PWM輸出的波形 如圖5所示，其中虛線框部分即是PWM受到死區(qū)影響而調(diào)整的部分。
[0083] 1、假設(shè)電流為正，因?yàn)棣?橋PWM占空比>50%，即左上橋>50%，死區(qū)會(huì)導(dǎo)致存在 僅有Τ1或Τ4導(dǎo)通的情況，其中 ：
[0084] 1)圖5中斜線矩形框左側(cè)虛線部分（圖5中實(shí)線箭頭所指），正常情況下ΤΙ、Τ4 導(dǎo)通輸出+U d。，而死區(qū)的存在使得僅Τ4導(dǎo)通，從而形成Ud = >T4 = >D3 = >UU的電流回路， 輸出0V，因此該段時(shí)間少輸出+Ud。，需要補(bǔ)償；
[0085] 2)圖5中斜線矩形框右側(cè)虛線部分，正常情況下ΤΙ、T2導(dǎo)通輸出0V，而死區(qū)的存 在使得僅T1導(dǎo)通，從而形成U d = >D2 = >T1 = >UU的電流回路，輸出也是0V，因此該段時(shí) 間不受影響，無(wú)需補(bǔ)償；
[0086] 3)圖5中橫線矩形框左側(cè)虛線部分（圖5中虛線箭頭所指），正常情況下ΤΙ、T4 導(dǎo)通輸出+U d。，而死區(qū)的存在使得僅T1導(dǎo)通，從而形成Ud = >D2 = >T1 = >UU的電流回路， 輸出0V，因此該段時(shí)間少輸出+Ud。，需要補(bǔ)償；
[0087] 4)圖5中橫線矩形框右側(cè)虛線部分，正常情況下T3、T4導(dǎo)通輸出0V，而死區(qū)的存 在使得僅T4導(dǎo)通，從而形成U d = >T4 = >D3 = >UU的電流回路，輸出也是0V，因此該段時(shí) 間不受影響，無(wú)需補(bǔ)償。因此這種情況下，死區(qū)的影響是斜線、橫線矩形框左側(cè)虛線框少輸 出 +Udc。
[0088] 在這種情況下，死區(qū)的影響是圖5中斜線、橫線矩形框左側(cè)虛線框少輸出+Ud。。
[0089] 2、假設(shè)電流為負(fù)，其中：
[0090] 1)圖5中斜線矩形框左側(cè)虛線部分（圖5中實(shí)線箭頭所指），正常情況下ΤΙ、T4 導(dǎo)通，形成Uu = >D1 = >C = >D4 = >Ud，其中C表示母線電容，輸出+Ud。，而死區(qū)的存在，導(dǎo) 致雖然僅T4導(dǎo)通，但同樣形成Uu = >D1 = >C = >D4 = >Ud的電流回路，輸出+Ud。，因此該 段時(shí)間不受影響，無(wú)需補(bǔ)償；
[0091] 2)圖5中斜線矩形框右側(cè)虛線部分，正常情況下T1、T2導(dǎo)通，形成UU=>D1 = >T2 =>ud的電流回路，輸出0V，而死區(qū)的存在，使得僅Τ1導(dǎo)通，從而形成Uu = >D1 = >C = >D4 =>Ud的電流回路，輸出+Ud。，因此該段時(shí)間多輸出+U d。，需要補(bǔ)償；
[0092] 3)圖5中橫線矩形框左側(cè)虛線部分（圖5中虛線箭頭所指），正常情況下T1、T4 導(dǎo)通輸出+u d。,而死區(qū)的存在使得僅Τ1導(dǎo)通，從而形成Uu = >D1 = >C = >D4 = >Ud的電流 回路，也輸出+Ud。，因此該段時(shí)間不受影響，無(wú)需補(bǔ)償；
[0093] 4)圖5中橫線矩形框右側(cè)虛線部分，正常情況下T3、T4導(dǎo)通輸出0V，而死區(qū)的存 在使得僅T4導(dǎo)通，從而形成U u = >D1 = >C = >D4 = >Ud的電流回路，輸出+Ud。，因此該段 時(shí)間多輸出+Ud。，需要補(bǔ)償。
[0094] 在這種情況下，死區(qū)的影響是圖5中斜線、橫線矩形框右側(cè)虛線框多輸出+Ud。。
[0095] (2)T1 橋臂 PWM 占空比〈5〇%
[0096] 當(dāng)Τ1橋臂PWM占空比〈50%時(shí)，Η橋的四個(gè)開(kāi)關(guān)器件Ρ麗輸出的波形如圖6所示， 其中虛線框部分即是PWM受到死區(qū)影響而調(diào)整的部分。
[0097] 1、假設(shè)電流為正，因?yàn)棣?橋PWM占空比〈50%，即左上橋〈50%，死區(qū)會(huì)導(dǎo)致存在 僅有Τ2或Τ3導(dǎo)通的情況，其中 ：
[0098] 1)圖6中斜線矩形框左側(cè)虛線部分（圖6中實(shí)線箭頭所指），正常情況下Τ2、Τ3 導(dǎo)通輸出_U d。，而死區(qū)的存在使得僅Τ3導(dǎo)通，從而形成Ud = >D2 = >C = >D3 = >UU的電流 回路，也輸出_Ud。，因此該段時(shí)間不受影響，無(wú)需補(bǔ)償；
[0099] 2)圖6中斜線矩形框右側(cè)虛線部分，正常情況下T1、T2導(dǎo)通，形成Ud = >D2 = >Tl =>uu的電流回路，輸出0V，而死區(qū)的存在使得僅T2導(dǎo)通，從而形成Ud = >D2 = >C = >D3 =>UU的電流回路，輸出_Ud。，該段時(shí)間多輸出-U d。，需要補(bǔ)償。
[0100] 3)圖6中橫線矩形框左側(cè)虛線部分（圖6中虛線箭頭所指），正常情況下T2、T3 導(dǎo)通輸出_Ud。，而死區(qū)的存在使得僅T2導(dǎo)通，從而形成Ud = >D2 = >C = >D3 = >UU的電流 回路，也輸出_Ud。，因此該段時(shí)間不受影響，無(wú)需補(bǔ)償；
[0101] 4)圖6中橫線矩形框右側(cè)虛線部分，正常情況下T3、T4導(dǎo)通輸出0V，而死區(qū)的存 在使得僅T3導(dǎo)通，從而形成U d = >D2 = >C = >D3 = >UU的電流回路，輸出-Ud。，因此該段 時(shí)間多輸出_Ud。，需要補(bǔ)償。
[0102] 在這種情況下，死區(qū)的影響是圖6中斜線、橫線矩形框右側(cè)虛線框多輸出-Ud。。
[0103] 2、假設(shè)電流為負(fù)，其中：
[0104] 1)圖6中斜線矩形框左側(cè)虛線部分（圖6中實(shí)線箭頭所指），不考慮死區(qū)情況下 T2、T3導(dǎo)通，形成Uu = >T3 = >C = >T2 = >Ud的電流回路，輸出-Ud。，而死區(qū)的存在使得僅 有T3導(dǎo)通，從而形成U u = >T3 = >D2 = >Ud的電流回路，輸出0V，因此該段時(shí)間少輸出-Ud。， 需要補(bǔ)償；
[0105] 2)圖6中斜線矩形框右側(cè)虛線部分，正常情況下T1、T2導(dǎo)通，形成UU=>D1 = >T2 =>Ud的電流回路，輸出0V，而死區(qū)的存在，雖然使得僅Τ2導(dǎo)通，但是同樣形成U u= >D1 = >T3 = >Ud的電流回路，也輸出0V，因此該段時(shí)間不受影響，無(wú)需補(bǔ)償；
[0106] 3)圖6中橫線矩形框左側(cè)虛線部分（圖6中虛線箭頭所指），正常情況下T2、T3 導(dǎo)通輸出_Ud。，而死區(qū)的存在使得僅Τ2導(dǎo)通，從而形成Uu = >D1 = >Τ2 = >Ud的電流回路， 輸出0V，因此該段時(shí)間少輸出-Ud。，需要補(bǔ)償；
[0107] 4)圖6中橫線矩形框右側(cè)虛線部分，正常情況下T3、T4導(dǎo)通，形成Uu = >T3 = >D4 =>ud的電流回路，輸出0V，而死區(qū)的存在，雖然使得僅T3導(dǎo)通，但是同樣形成U u= >T3 = >D4 = >Ud的電流回路，也輸出0V，因此該段時(shí)間不受影響，無(wú)需補(bǔ)償。
[0108] 在這種情況下，死區(qū)的影響是圖6中斜線、橫線矩形框左側(cè)虛線框少輸出-Ud。。
[0109] 采用以上分析方法，可以全面分析不同功率單元拓?fù)溥B接方式（即中性點(diǎn)與不同 位置點(diǎn)相連接），不同電流方向、不同占空比情況下死區(qū)的影響。具體分析如表1-1所示。 其中中性點(diǎn)分為右橋、左橋，分別對(duì)應(yīng)圖2、圖3中所示的連接方式。電流正方向定義如圖4 所示，即將輸出電流流入所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的中性點(diǎn)的方向設(shè)置為正方向。"無(wú)死區(qū)脈 沖左側(cè)回路"表示類(lèi)似圖5、圖6中斜線、橫線矩形框脈寬左側(cè)虛線部分，在沒(méi)有死區(qū)影響 情況下的形成的電流回路；"有死區(qū)脈沖左側(cè)回路"表示類(lèi)似圖5、圖6中斜線、橫線矩形框 脈寬左側(cè)虛線部分，在死區(qū)影響情況下的形成的電流回路，若兩區(qū)域形成回路不一致，則上 行、下行分別對(duì)應(yīng)斜線、橫線矩形框脈寬左側(cè)虛線部分形成的回路；"無(wú)死區(qū)脈沖右側(cè)回路" 表示類(lèi)似圖5、圖6中斜線、橫線矩形框脈寬右側(cè)虛線部分，在沒(méi)有死區(qū)影響情況下的形成 的電流回路，若兩區(qū)域形成回路不一致，上行、下行分別對(duì)應(yīng)斜線、橫線矩形框脈寬左側(cè)虛 線部分形成的回路；"有死區(qū)脈沖右側(cè)回路"表示類(lèi)似圖5、圖6中斜線、橫線矩形框脈寬右 側(cè)虛線部分，在死區(qū)影響情況下的形成的電流回路，若兩區(qū)域形成回路不一致，上行、下行 分別對(duì)應(yīng)斜線、橫線矩形框脈寬左側(cè)虛線部分形成的回路。
[0110] 從表1-1中可以歸納出以下三點(diǎn)結(jié)論：
[0111] 1)死區(qū)補(bǔ)償與所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的中性點(diǎn)位置無(wú)關(guān)；
[0112] 2)電流正方向且T1占空比>50%，或者電流負(fù)方向且T1占空比〈50%，則僅在有 效脈沖（即圖5、圖6中斜線與橫線矩形框部分）的左側(cè)死區(qū)存在影響；
[0113] 3)電流正方向且T1占空比〈50%，或者電流負(fù)方向且T1占空比>50%，則僅在脈 沖的右側(cè)死區(qū)存在影響。
[0114] 表1-1級(jí)聯(lián)型高壓變頻器死區(qū)影響分析表
[0115]
【權(quán)利要求】
1. 一種級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟： 51、 將所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的控制系統(tǒng)發(fā)出的PWM源信號(hào)在所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器 中的一功率單元的Η橋的一橋臂中形成的PWM波形的起始點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，計(jì)算所述級(jí)聯(lián) 型高壓變頻器的所有功率單元的2凡個(gè)左側(cè)死區(qū)點(diǎn)、2N S個(gè)右側(cè)死區(qū)點(diǎn)相對(duì)于所述坐標(biāo)原點(diǎn) 的坐標(biāo)，其中Ns為所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的功率單元的級(jí)聯(lián)數(shù)； 52、 檢測(cè)由所述PWM源信號(hào)控制的輸出電流在所述橋臂中的方向，并比較輸出電流過(guò)零 點(diǎn)時(shí)刻的坐標(biāo)分別與所述左側(cè)死區(qū)點(diǎn)、所述右側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)之間的大小關(guān)系； 53、 根據(jù)所述大小關(guān)系、所述PWM波形的占空比及所述功率單元的死區(qū)時(shí)間分別計(jì)算所 述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的所有功率單元的左側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和以及右側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間 的總和； 54、 計(jì)算所述控制系統(tǒng)發(fā)出的PWM源信號(hào)需要進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償時(shí)間，并根據(jù)所述補(bǔ) 償時(shí)間調(diào)節(jié)所述PWM源信號(hào)的占空比。
2. 如權(quán)利要求1所述的死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于，步驟Si中所述橋臂為所述級(jí)聯(lián)型 高壓變頻器中PWM波形未發(fā)生移相的功率單元的Η橋的左上橋臂；步驟S 2中將輸出電流流 入所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的中性點(diǎn)的方向設(shè)置為正方向；步驟S3中所述左側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間 的總和及所述右側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和的計(jì)算公式分別如下： 當(dāng)所述輸出電流為正方向且在所述左上橋臂中形成的PWM波形的占空比>50%時(shí)，計(jì) 算公式為： TCpL = (Ns-k/2) *Tpud, Ak ^ Μ < Ak+1 ； TcpR = - (k/2) *Tpud，Bk 彡 Μ < Bk+1 ; 其中，"^^表示所述左側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和，表示所述右側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總 和，Tpud表示所述功率單元的死區(qū)時(shí)間，Μ表示所述輸出電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻的坐標(biāo)，Ak表示 第K個(gè)左側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)，B k表示第K個(gè)右側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)，心=0, = 0, K為整數(shù)且 0. K ^ 2NS ； 當(dāng)所述輸出電流為正方向且所述占空比〈50 %時(shí)，計(jì)算公式為： TcpL = (Ns-k/2) *Tpud, Bk ^ Μ < Bk+1 ； TcpR = - (k/2) *Tpud，Ak 彡 Μ < Ak+1 ; 當(dāng)所述輸出電流為負(fù)方向且所述占空比>50%時(shí)，計(jì)算公式為： TcpL = (k/2) *Tpud，Ak 彡 Μ < Ak+1 ; TcpR = - (Ns_k/2) *Tpud，Bk 彡 Μ < Bk+1 ; 當(dāng)所述輸出電流為負(fù)方向且所述占空比〈50%時(shí)，計(jì)算公式為： TcpL = (k/2) *Tpud，Bk 彡 Μ < Bk+1 ; TcpR = - (Ns_k/2) *Tpud，Ak 彡 Μ < Ak+1 ; 步驟S4中所述補(bǔ)償時(shí)間的計(jì)算公式如下： Tc_ = (TepL+TcpK)/Ns，其中Τ_ρ表示所述補(bǔ)償時(shí)間。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于，所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的功率 單元的級(jí)聯(lián)數(shù)Ns>2。
4. 一種級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的死區(qū)補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，包括： 一第一計(jì)算模塊，用于將所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的控制系統(tǒng)發(fā)出的PWM源信號(hào)在所述 級(jí)聯(lián)型高壓變頻器中的一功率單元的Η橋的一橋臂中形成的PWM波形的起始點(diǎn)作為坐標(biāo)原 點(diǎn)，計(jì)算所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的所有功率單元的2凡個(gè)左側(cè)死區(qū)點(diǎn)、2凡個(gè)右側(cè)死區(qū)點(diǎn)相 對(duì)于所述坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)，其中Ns為所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的功率單元的級(jí)聯(lián)數(shù)； 一檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)由所述PWM源信號(hào)控制的輸出電流在所述橋臂中的方向，并比 較輸出電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻的坐標(biāo)分別與所述左側(cè)死區(qū)點(diǎn)、所述右側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)之間的大小 關(guān)系； 一第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述大小關(guān)系、所述PWM波形的占空比及所述功率單元的 死區(qū)時(shí)間分別計(jì)算所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的所有功率單元的左側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和以 及右側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和； 一死區(qū)補(bǔ)償模塊，用于計(jì)算所述控制系統(tǒng)發(fā)出的PWM源信號(hào)需要進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償 時(shí)間，并根據(jù)所述補(bǔ)償時(shí)間調(diào)節(jié)所述PWM源信號(hào)的占空比。
5. 如權(quán)利要求4所述的死區(qū)補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述橋臂為所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻 器中PWM波形未發(fā)生移相的功率單元的Η橋的左上橋臂；所述檢測(cè)模塊還用于將輸出電流 流入所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的中性點(diǎn)的方向設(shè)置為正方向；所述第二計(jì)算模塊計(jì)算所述左 側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和及所述右側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和的公式如下： 當(dāng)所述輸出電流為正方向且在所述左上橋臂中形成的PWM波形的占空比>50%時(shí)，計(jì) 算公式為： TCpL = (Ns-k/2) *Tpud, Ak ^ Μ < Ak+1 ； TcpR = - (k/2) *Tpud，Bk 彡 Μ < Bk+1 ; 其中，"^^表示所述左側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總和，表示所述右側(cè)死區(qū)補(bǔ)償時(shí)間的總 和，Tpud表示所述功率單元的死區(qū)時(shí)間，Μ表示所述輸出電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻的坐標(biāo)，Ak表示 第K個(gè)左側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)，B k表示第K個(gè)右側(cè)死區(qū)點(diǎn)的坐標(biāo)，心=0, = 0, K為整數(shù)且 0. K ^ 2NS ； 當(dāng)所述輸出電流為正方向且所述占空比〈50 %時(shí)，計(jì)算公式為： TcpL = (Ns-k/2) *Tpud, Bk ^ Μ < Bk+1 ； TcpR = - (k/2) *Tpud，Ak 彡 Μ < Ak+1 ; 當(dāng)所述輸出電流為負(fù)方向且所述占空比>50%時(shí)，計(jì)算公式為： TcpL = (k/2) *Tpud，Ak 彡 Μ < Ak+1 ; TcpR = - (Ns_k/2) *Tpud，Bk 彡 Μ < Bk+1 ; 當(dāng)所述輸出電流為負(fù)方向且所述占空比〈50%時(shí)，計(jì)算公式為： TcpL = (k/2) *Tpud，Bk 彡 Μ < Bk+1 ; TcpR = - (Ns_k/2) *Tpud，Ak 彡 Μ < Ak+1 ; 所述死區(qū)補(bǔ)償模塊計(jì)算所述補(bǔ)償時(shí)間的公式如下： Tc_ = (TepL+TcpK)/Ns，其中Τ_ρ表示所述補(bǔ)償時(shí)間。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的死區(qū)補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的功率 單元的級(jí)聯(lián)數(shù)Ns>2。
【文檔編號(hào)】H02M5/458GK104143923SQ201410398392
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】李興鶴, 金辛海, 宋吉波, 陳偉, 張震宇, 孟慶旭 申請(qǐng)人:上海新時(shí)達(dá)電氣股份有限公司, 上海辛格林納新時(shí)達(dá)電機(jī)有限公司