本發(fā)明涉及變流器控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制方法及其裝置。

背景技術(shù)：

二極管鉗位型(npc，neutralpointclamped)三電平變流器非常適合于中壓大功率工業(yè)變流傳動(如機(jī)車牽引、海上風(fēng)電、冶金軋機(jī)、礦井提升機(jī)、船舶推進(jìn)器等)領(lǐng)域，結(jié)合現(xiàn)有商用高壓大功率半導(dǎo)體器件(如igbt，igct，iegt等)可實(shí)現(xiàn)變流器的高耐壓、強(qiáng)過流性能。npc三電平變流器的三相拓?fù)淙鐖D1所示，其中s1、s2、s3、s4為全控型開關(guān)器件，每一個開關(guān)器件都反并聯(lián)一個續(xù)流二極管(d1～d4)，d5、d6為鉗位二極管，直流側(cè)電容c1＝c2，電容電壓值均為udc/2，變流器輸出電流為io。

特定諧波消除脈寬調(diào)制(shepwm，selectiveharmoniceliminationpulsewidthmodulation)，又稱作開關(guān)點(diǎn)預(yù)置pwm調(diào)制，shepwm的實(shí)現(xiàn)原理是對相電壓進(jìn)行傅立葉分解，強(qiáng)制基波幅值為特定值，并通過在階梯波上預(yù)置適當(dāng)?shù)摹鞍疾邸眮磉x擇性地使選定的若干低頻次諧波為零，“凹槽”位置的確定需以消除特定次諧波為目標(biāo)函數(shù)建立非線性方程組，通過數(shù)值計(jì)算來求解各開關(guān)角的信息。目前常見做法是預(yù)先求解非線性方程組后將所得“凹槽”位置即開關(guān)角度信息儲存于存儲器中，正常運(yùn)行時通過查表(即預(yù)設(shè)開關(guān)角存儲表)讀取相應(yīng)的開關(guān)角度信息。

由于實(shí)際應(yīng)用開關(guān)器件并非理想器件，都存在一定的開通時間和關(guān)斷時間，為避免橋臂直通導(dǎo)致直流側(cè)電容短路及器件損壞，必須在同一橋臂的互補(bǔ)脈沖觸發(fā)信號中設(shè)置大于器件開通和關(guān)斷延時的死區(qū)時間，記為τd。在shepwm過程中，確定各個功率器件的脈沖信號時需要以理想標(biāo)準(zhǔn)脈沖和理想標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角作為基準(zhǔn)，來進(jìn)行高低電平切換。而死區(qū)時間會影響得到的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角，進(jìn)而使輸出的電壓偏離，導(dǎo)致輸出電壓畸變，增加輸出電壓電流的諧波含量，造成對負(fù)載或供電網(wǎng)的沖擊，如使電機(jī)的轉(zhuǎn)矩發(fā)生劇烈波動甚至損壞、輸出電流總的諧波畸變率(totalharmonicdistortion，thd)不滿足國際或國內(nèi)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)等，寬死區(qū)影響更甚。

因此，如何提供一種能夠消除死區(qū)效應(yīng)影響的消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制方法及其裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制方法及其裝置，能夠消除死區(qū)效應(yīng)對變流器的驅(qū)動脈沖的影響，優(yōu)化變流器的諧波水平。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制方法，用于二極管鉗位型npc多電平變流器，包括：

對所述npc多電平變流器進(jìn)行電流電壓閉環(huán)控制，實(shí)時計(jì)算電壓調(diào)制比以及實(shí)時相位；

依據(jù)所述電壓調(diào)制比查詢預(yù)設(shè)開關(guān)角存儲表，得到所述電壓調(diào)制比對應(yīng)的一組標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角；

依據(jù)所述npc多電平變流器的輸出電流方向、延時導(dǎo)通的弧度值和提前關(guān)斷的弧度值對所述標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角進(jìn)行修正，消除所述標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角中的死區(qū)效應(yīng)，得到一組修正標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角；

以所述修正標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角為基準(zhǔn)，確定所述實(shí)時相位所處的角度區(qū)間，依據(jù)所述角度區(qū)間與預(yù)設(shè)對應(yīng)關(guān)系表得到所述實(shí)時角度對應(yīng)的帶有死區(qū)的驅(qū)動脈沖，驅(qū)動所述npc多電平變流器。

優(yōu)選地，所述延時導(dǎo)通的弧度值和提前關(guān)斷的弧度值的獲得過程為：

確定延時導(dǎo)通的時間τd1和提前關(guān)斷的時間τd2；

依據(jù)弧度角關(guān)系式和所述延時導(dǎo)通的時間以及所述提前關(guān)斷的時間得到所述延時導(dǎo)通的弧度值td1和提前關(guān)斷的弧度值td2，所述弧度角關(guān)系式為：

其中，τ0為所述npc多電平變流器輸出相電壓基波周期。

優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)對應(yīng)關(guān)系表的獲得過程具體為：

依據(jù)理想標(biāo)準(zhǔn)單相波形確定理想標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角以及理想標(biāo)準(zhǔn)脈沖；

將各個功率器件的驅(qū)動脈沖與所述理想標(biāo)準(zhǔn)脈沖進(jìn)行比較，依據(jù)所述理想標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角、所述延時導(dǎo)通的弧度值和提前關(guān)斷的弧度值，確定一組驅(qū)動脈沖在每種狀態(tài)下的角度范圍區(qū)間；

記錄各個所述角度范圍區(qū)間與驅(qū)動脈沖的狀態(tài)之間的對應(yīng)關(guān)系，得到所述預(yù)設(shè)對應(yīng)關(guān)系表。

優(yōu)選地，所述依據(jù)所述npc多電平變流器的輸出電流方向io、延時導(dǎo)通的弧度值td1和提前關(guān)斷的弧度值td2對所述標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)進(jìn)行修正，消除所述標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角中的死區(qū)效應(yīng)，得到一組修正標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α(h)的過程具體為：

對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)-td1；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)+td2；n為一組標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角的總個數(shù)；

對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)-td2；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)+td1；

對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)+td2；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)-td1；

對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)+td1；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)-td2。

優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)開關(guān)角存儲表的獲得過程具體為：

用于通過非線性方程組求解函數(shù)fsolve()求解非線性方程組，來確定不同電壓調(diào)制比對應(yīng)的開關(guān)角度向量；所述非線性方程組為：

其中，udc為所述npc多電平變流器直流側(cè)電壓；m為電壓調(diào)制比，m為消除的諧波次數(shù)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制裝置，用于二極管鉗位型npc多電平變流器，包括：

初始參數(shù)獲得模塊，用于對所述npc多電平變流器進(jìn)行電流電壓閉環(huán)控制，實(shí)時計(jì)算電壓調(diào)制比以及實(shí)時相位；

開關(guān)角查詢模塊，用于依據(jù)所述電壓調(diào)制比查詢預(yù)設(shè)開關(guān)角存儲表，得到所述電壓調(diào)制比對應(yīng)的一組標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角；

死區(qū)效應(yīng)消除模塊，用于依據(jù)所述npc多電平變流器的輸出電流方向、延時導(dǎo)通的弧度值和提前關(guān)斷的弧度值對所述標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角進(jìn)行修正，消除所述標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角中的死區(qū)效應(yīng)，得到一組修正標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角；

脈沖生成模塊，用于以所述修正標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角為基準(zhǔn)，確定所述實(shí)時相位所處的角度區(qū)間，依據(jù)所述角度區(qū)間與預(yù)設(shè)對應(yīng)關(guān)系表得到所述實(shí)時角度對應(yīng)的帶有死區(qū)的驅(qū)動脈沖，驅(qū)動所述npc多電平變流器；

開關(guān)角存儲表生成模塊，用于獲得所述預(yù)設(shè)開關(guān)角存儲表；

弧度值獲得模塊，用于預(yù)先確定所述延時導(dǎo)通的弧度值和所述提前關(guān)斷的弧度值；

區(qū)間關(guān)系確定模塊，用于預(yù)先獲得所述預(yù)設(shè)對應(yīng)關(guān)系表。

優(yōu)選地，所述弧度值獲得模塊具體包括：

延遲確定單元，用于確定延時導(dǎo)通的時間τd1和提前關(guān)斷的時間τd2；

弧度值轉(zhuǎn)換單元，用于依據(jù)弧度角關(guān)系式和所述延時導(dǎo)通的時間以及所述提前關(guān)斷的時間得到所述延時導(dǎo)通的弧度值td1和提前關(guān)斷的弧度值td2，所述弧度角關(guān)系式為：

其中，τ0為所述npc多電平變流器輸出相電壓基波周期。

優(yōu)選地，所述區(qū)間關(guān)系確定模塊具體包括：

角度范圍區(qū)間劃分單元，用于依據(jù)理想標(biāo)準(zhǔn)單相波形確定理想標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角以及理想標(biāo)準(zhǔn)脈沖；將各個功率器件的驅(qū)動脈沖與所述理想標(biāo)準(zhǔn)脈沖進(jìn)行比較，依據(jù)所述理想標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角、所述延時導(dǎo)通的弧度值和提前關(guān)斷的弧度值，確定一組驅(qū)動脈沖在每種狀態(tài)下的角度范圍區(qū)間；

對應(yīng)關(guān)系記錄單元，用于記錄各個所述角度范圍區(qū)間與驅(qū)動脈沖的狀態(tài)之間的對應(yīng)關(guān)系，得到所述預(yù)設(shè)對應(yīng)關(guān)系表。

優(yōu)選地，所述死區(qū)效應(yīng)消除模塊具體包括：

第一區(qū)間消除單元，用于對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)-td1；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)+td2；n為一組標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角的總個數(shù)；

第二區(qū)間消除單元，用于對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)-td2；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)+td1；

第三區(qū)間消除單元，用于對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)+td2；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)-td1；

第四區(qū)間消除單元，用于對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)+td1；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)-td2。

優(yōu)選地，所述開關(guān)角存儲表生成模塊具體包括：

模式確定單元，用于通過非線性方程組求解函數(shù)fsolve()求解非線性方程組，來確定不同電壓調(diào)制比對應(yīng)的開關(guān)角度向量；所述非線性方程組為：

其中，udc為所述npc多電平變流器直流側(cè)電壓；m為電壓調(diào)制比，m為消除的諧波次數(shù)。

本發(fā)明提供了一種消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制方法及其裝置，在依據(jù)電壓調(diào)制比和預(yù)設(shè)開關(guān)角存儲表得到標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角后，依據(jù)變流器的輸出電流方向、延時導(dǎo)通的弧度值和提前關(guān)斷的弧度值來消除了標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角的死區(qū)效應(yīng)影響，對標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角進(jìn)行了修正，之后依據(jù)修正后的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角作為基準(zhǔn)輸出帶有死區(qū)的驅(qū)動脈沖?？梢姡景l(fā)明消除了作為基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角的死區(qū)效應(yīng)，使得后續(xù)生成驅(qū)動脈沖時，不會受到死區(qū)影響而導(dǎo)致輸出電壓偏離等情況，且減少了輸出電壓的諧波畸變，優(yōu)化了變流器的諧波水平。并且本發(fā)明在生成驅(qū)動脈沖時可直接輸出攜帶有死區(qū)的驅(qū)動脈沖，不再需要增加單獨(dú)設(shè)置死區(qū)的步驟。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為二極管鉗位型三電平變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為二極管鉗位型三電平變流器在特定諧波消除脈寬調(diào)制中的輸出單相電壓理想波形圖；

圖3為特定諧波消除脈寬調(diào)制時死區(qū)設(shè)置示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的一種消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制方法的過程的示意圖；

圖5(a)為本發(fā)明提供的一種消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制方法的具體實(shí)施例的總體流程示意圖；

圖5(b)為圖5(a)中的死區(qū)脈沖生成流程ⅱ部分的具體過程的示意圖；

圖5(c)為圖5(a)中的死區(qū)脈沖生成流程ⅲ部分的具體過程的示意圖；

圖5(d)為圖5(a)中的死區(qū)脈沖生成流程ⅳ部分的具體過程的示意圖；

圖6為本發(fā)明提供的一種死區(qū)效應(yīng)消除的過程的流程圖；

圖7為本發(fā)明提供的一種消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的核心是提供一種消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制方法及其裝置，能夠消除死區(qū)效應(yīng)對變流器的驅(qū)動脈沖的影響，優(yōu)化變流器的諧波水平。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供了一種消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制方法，用于二極管鉗位型npc多電平變流器，參見圖4所示，圖4為本發(fā)明提供的一種消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制方法的過程的示意圖；該方法包括：

步驟s1：對npc多電平變流器進(jìn)行電流電壓閉環(huán)控制，實(shí)時計(jì)算電壓調(diào)制比以及實(shí)時相位；

其中，電壓調(diào)制比指的是變流器輸出交流電壓基波幅值與變流器輸入直流電壓值之比。

步驟s2：依據(jù)電壓調(diào)制比查詢預(yù)設(shè)開關(guān)角存儲表，得到電壓調(diào)制比對應(yīng)的一組標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角；

步驟s3：依據(jù)npc多電平變流器的輸出電流方向、延時導(dǎo)通的弧度值和提前關(guān)斷的弧度值對標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角進(jìn)行修正，消除標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角中的死區(qū)效應(yīng)，得到一組修正標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角；

步驟s4：以修正標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角為基準(zhǔn)，確定實(shí)時相位所處的角度區(qū)間，依據(jù)角度區(qū)間與預(yù)設(shè)對應(yīng)關(guān)系表得到實(shí)時角度對應(yīng)的帶有死區(qū)的驅(qū)動脈沖，驅(qū)動npc多電平變流器。

具體的，延時導(dǎo)通的弧度值和提前關(guān)斷的弧度值的獲得過程為：

步驟s101：確定延時導(dǎo)通的時間τd1和提前關(guān)斷的時間τd2；

步驟s102：依據(jù)弧度角關(guān)系式和延時導(dǎo)通的時間以及提前關(guān)斷的時間得到延時導(dǎo)通的弧度值td1和提前關(guān)斷的弧度值td2，弧度角關(guān)系式為：

其中，τ0為npc多電平變流器輸出相電壓基波周期。

可以理解的是，當(dāng)τd1和τd2均不為0時，變流器為延時導(dǎo)通集合提前關(guān)斷的模式，當(dāng)τd1＝0時，為單純提前關(guān)斷模式，當(dāng)τd2＝0時，為單純延時導(dǎo)通模式；τd＝τd1+τd2。

參見圖2所示，圖2為二極管鉗位型三電平變流器在特定諧波消除脈寬調(diào)制中的輸出單相電壓理想波形圖；波形在[0,π]區(qū)間內(nèi)關(guān)于α＝π/2軸對稱，在一個基波周期即[0,2π]區(qū)間內(nèi)關(guān)于點(diǎn)(π,0)中心對稱。四分之一個周期內(nèi)包含n個理想開關(guān)角(或稱為弧度角，記為α(1)、α(2)、…、α(k)、…、α(n))。其中，α＝0時刻零電平、α＝π/2時刻為正電平，n為奇數(shù)，且n個開關(guān)角的數(shù)值關(guān)系以下關(guān)系式所示：

對于相電壓u0，由波形的對稱性可知輸出電壓本身不含偶次諧波，只含奇數(shù)次諧波，即相電壓u0可分解為：

其中，ω為相電壓的角頻率，bn可表示為：

對由各開關(guān)角組成的向量列寫的非線性方程組關(guān)系式為：

其中，udc為npc多電平變流器直流側(cè)電壓；m為電壓調(diào)制比，m為消除的諧波次數(shù)。

之后通過非線性方程組求解函數(shù)fsolve()求解上述非線性方程組，即確定不同電壓調(diào)制比對應(yīng)的開關(guān)角度向量；進(jìn)而得到預(yù)設(shè)開關(guān)角存儲表。

進(jìn)一步可知，預(yù)設(shè)的區(qū)間脈沖對應(yīng)關(guān)系的獲得過程具體為：

步驟s201：依據(jù)理想標(biāo)準(zhǔn)單相波形確定理想標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角以及理想標(biāo)準(zhǔn)脈沖；

步驟s202：將各個功率器件的驅(qū)動脈沖與理想標(biāo)準(zhǔn)脈沖進(jìn)行比較，依據(jù)理想標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角、延時導(dǎo)通的弧度值和提前關(guān)斷的弧度值，確定一組驅(qū)動脈沖在每種狀態(tài)下的角度范圍區(qū)間；

步驟s203：記錄各個角度范圍區(qū)間與驅(qū)動脈沖的狀態(tài)之間的對應(yīng)關(guān)系，得到預(yù)設(shè)對應(yīng)關(guān)系表。

參見圖3所示，圖3為特定諧波消除脈寬調(diào)制時死區(qū)設(shè)置示意圖；

理想情況(無開關(guān)死區(qū))下，驅(qū)動脈沖g1、g2、g3、g4根據(jù)理想標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角位置α(k)作相應(yīng)的高、低電平切換，以[0,π/2)內(nèi)的[α(k)，α(k+1)]區(qū)間為例(k為奇數(shù))：g2≡1，g4≡0；當(dāng)α∈[α(k)，α(k+1))時，g1＝1、g3＝0；當(dāng)α(k+1))時，g1＝0、g3＝1。

圖3中，當(dāng)設(shè)置開關(guān)死區(qū)(即設(shè)置有死區(qū)時間)時，以延時導(dǎo)通結(jié)合提前關(guān)斷死區(qū)模式為例進(jìn)行分析：g2≡1，g4≡0；當(dāng)α∈[α(k)-td2，α(k)+td1)時，g1＝0、g3＝0；當(dāng)α∈[α(k)+td1，α(k+1)-td2)時，g1＝1、g3＝0；當(dāng)α∈[α(k+1)-td2，α(k+1)+td1)時，g1＝0、g3＝0。

據(jù)此分析可得到[0,π/2)區(qū)間內(nèi)的各個角度范圍區(qū)間與驅(qū)動脈沖的狀態(tài)之間的對應(yīng)關(guān)系，參見表1，表1為α∈[0,π/2)時的對應(yīng)關(guān)系表。

表1α∈[0,π/2)時的對應(yīng)關(guān)系表

同理可得，[π/2,π)，[π,3π/2)，[3π/2,2π)區(qū)間內(nèi)的對應(yīng)關(guān)系表，分別參見表2、表3和表4。

表2α∈[π/2,π)時的對應(yīng)關(guān)系表

表3α∈[π,3π/2)時的對應(yīng)關(guān)系表

表4α∈[3π/2,2π)時的對應(yīng)關(guān)系表

進(jìn)一步的，步驟s4中，可直接確定實(shí)時相位處于表格中的哪個區(qū)間內(nèi)，之后輸出該區(qū)間對應(yīng)的脈沖信號。

在另一種具體實(shí)施例中，為便于軟件實(shí)現(xiàn)，參見圖5(a)(b)(c)(d)所示，圖5(a)為總體流程示意圖，其中包含α∈[0,π/2)的具體示意圖；圖5(b)為α∈[π/2,π)部分的示意圖；圖5(c)為α∈[π,3π/2)部分的示意圖；圖5(d)為α∈[3π/2,2π)部分的示意圖；整數(shù)變量k用于遍歷各開關(guān)角以及角度范圍區(qū)間。

可以理解的是，根據(jù)實(shí)驗(yàn)可得，在變流器io>0時，死區(qū)效應(yīng)相當(dāng)于少輸出了正電壓脈沖，當(dāng)go>0時，g1的延時導(dǎo)通、提前關(guān)斷均影響輸出電壓，而g3的延時導(dǎo)通、提前關(guān)斷均不影響輸出電壓；當(dāng)go<0時，g2的延時導(dǎo)通、提前關(guān)斷均影響輸出電壓，而g4的延時導(dǎo)通、提前關(guān)斷均不影響輸出電壓。io<0時，死區(qū)效應(yīng)相當(dāng)于少輸出了負(fù)電壓脈沖：當(dāng)go>0時，g3的延時導(dǎo)通、提前關(guān)斷均影響輸出電壓，而g1的延時導(dǎo)通、提前關(guān)斷均不影響輸出電壓；當(dāng)go<0時，g4的延時導(dǎo)通、提前關(guān)斷均影響輸出電壓，而g2的延時導(dǎo)通、提前關(guān)斷均不影響輸出電壓。由此繪制脈沖信號g1～g4死區(qū)效應(yīng)真值表如表5，其中，‘1’表示影響輸出電壓，‘0’則表示不影響輸出電壓。

表5脈沖信號g1～g4死區(qū)效應(yīng)真值表

基于死區(qū)效應(yīng)真值表可得，在優(yōu)選實(shí)施例中，參見圖6所示，圖6為本發(fā)明提供的一種死區(qū)效應(yīng)消除的過程的流程圖；步驟s3的過程具體為：

步驟s301：對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)-td1；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)+td2；n為一組標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角的總個數(shù)；

步驟s302：對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)-td2；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)+td1；

步驟s303：對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)+td2；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)-td1；

步驟s304：對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)+td1；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)-td2。

作為優(yōu)選地，本發(fā)明可以用于二極管鉗位型兩電平變流器或三電平變流器或其他電平的變流器，具體可根據(jù)需要而定。

本發(fā)明提供了一種消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制方法，在依據(jù)電壓調(diào)制比和預(yù)設(shè)開關(guān)角存儲表得到標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角后，依據(jù)變流器的輸出電流方向、延時導(dǎo)通的弧度值和提前關(guān)斷的弧度值來消除了標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角的死區(qū)效應(yīng)影響，對標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角進(jìn)行了修正，之后依據(jù)修正后的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角作為基準(zhǔn)輸出帶有死區(qū)的驅(qū)動脈沖?？梢?，本發(fā)明消除了作為基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角的死區(qū)效應(yīng)，使得后續(xù)生成驅(qū)動脈沖時，不會受到死區(qū)影響而導(dǎo)致輸出電壓偏離等情況，且減少了輸出電壓的諧波畸變，優(yōu)化了變流器的諧波水平。

本發(fā)明還提供了一種消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制裝置，用于二極管鉗位型npc多電平變流器，參見圖7所示，圖7為本發(fā)明提供的一種消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置包括：

初始參數(shù)獲得模塊1，用于對npc多電平變流器進(jìn)行電流電壓閉環(huán)控制，實(shí)時計(jì)算電壓調(diào)制比以及實(shí)時相位；

開關(guān)角查詢模塊3，用于依據(jù)電壓調(diào)制比查詢預(yù)設(shè)開關(guān)角存儲表，得到電壓調(diào)制比對應(yīng)的一組標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角；

死區(qū)效應(yīng)消除模塊4，用于依據(jù)npc多電平變流器的輸出電流方向、延時導(dǎo)通的弧度值和提前關(guān)斷的弧度值對標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角進(jìn)行修正，消除標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角中的死區(qū)效應(yīng)，得到一組修正標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角；

脈沖生成模塊5，用于以修正標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角為基準(zhǔn)，確定實(shí)時相位所處的角度區(qū)間，依據(jù)角度區(qū)間與預(yù)設(shè)對應(yīng)關(guān)系表得到實(shí)時角度對應(yīng)的帶有死區(qū)的驅(qū)動脈沖，驅(qū)動npc多電平變流器；

開關(guān)角存儲表生成模塊5，用于獲得預(yù)設(shè)開關(guān)角存儲表；

弧度值獲得模塊6，用于預(yù)先確定延時導(dǎo)通的弧度值和提前關(guān)斷的弧度值；

區(qū)間關(guān)系確定模塊7，用于預(yù)先獲得預(yù)設(shè)對應(yīng)關(guān)系表。

其中，弧度值獲得模塊6具體包括：

延遲確定單元，用于確定延時導(dǎo)通的時間τd1和提前關(guān)斷的時間τd2；

弧度值轉(zhuǎn)換單元，用于依據(jù)弧度角關(guān)系式和延時導(dǎo)通的時間以及提前關(guān)斷的時間得到延時導(dǎo)通的弧度值td1和提前關(guān)斷的弧度值td2，弧度角關(guān)系式為：

其中，τ0為npc多電平變流器輸出相電壓基波周期。

進(jìn)一步可知，區(qū)間關(guān)系確定模塊7具體包括：

角度范圍區(qū)間劃分單元，用于依據(jù)理想標(biāo)準(zhǔn)單相波形確定理想標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角以及理想標(biāo)準(zhǔn)脈沖；將各個功率器件的驅(qū)動脈沖與理想標(biāo)準(zhǔn)脈沖進(jìn)行比較，依據(jù)理想標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角、延時導(dǎo)通的弧度值和提前關(guān)斷的弧度值，確定一組驅(qū)動脈沖在每種狀態(tài)下的角度范圍區(qū)間；

對應(yīng)關(guān)系記錄單元，用于記錄各個角度范圍區(qū)間與驅(qū)動脈沖的狀態(tài)之間的對應(yīng)關(guān)系，得到預(yù)設(shè)對應(yīng)關(guān)系表。

在優(yōu)選實(shí)施例中，死區(qū)效應(yīng)消除模塊4具體包括：

第一區(qū)間消除單元，用于對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)-td1；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)+td2；n為一組標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角的總個數(shù)；

第二區(qū)間消除單元，用于對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)-td2；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)+td1；

第三區(qū)間消除單元，用于對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)+td2；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)-td1；

第四區(qū)間消除單元，用于對于每個周期內(nèi)處于范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角α0(h)，令h在[1,n]的范圍內(nèi)遍歷，若h為奇數(shù)且io>0或h為偶數(shù)且io<0，則令α(h)＝α0(h)+td1；若h為奇數(shù)io<0或h為偶數(shù)且io>0，則令α(h)＝α0(h)-td2。

其中，開關(guān)角存儲表生成模塊5具體包括：

模式確定單元，用于通過非線性方程組求解函數(shù)fsolve()求解非線性方程組，來確定不同電壓調(diào)制比對應(yīng)的開關(guān)角度向量；非線性方程組為：

其中，udc為npc多電平變流器直流側(cè)電壓；m為電壓調(diào)制比，m為消除的諧波次數(shù)。

作為優(yōu)選地，本發(fā)明可以用于二極管鉗位型兩電平變流器或三電平變流器或其他電平的變流器，具體可根據(jù)需要而定。

本發(fā)明提供了一種消除死區(qū)效應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制控制裝置，在依據(jù)電壓調(diào)制比和預(yù)設(shè)開關(guān)角存儲表得到標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角后，依據(jù)變流器的輸出電流方向、延時導(dǎo)通的弧度值和提前關(guān)斷的弧度值來消除了標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角的死區(qū)效應(yīng)影響，對標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角進(jìn)行了修正，之后依據(jù)修正后的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角作為基準(zhǔn)輸出帶有死區(qū)的驅(qū)動脈沖。可見，本發(fā)明消除了作為基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)角的死區(qū)效應(yīng)，使得后續(xù)生成驅(qū)動脈沖時，不會受到死區(qū)影響而導(dǎo)致輸出電壓偏離等情況，且減少了輸出電壓的諧波畸變，優(yōu)化了變流器的諧波水平。

本說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

還需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí)體或者操作與另一個實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其他實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。