雙逆變器開關(guān)死區(qū)導(dǎo)致零序電壓的抑制方法
【專利摘要】雙逆變器開關(guān)死區(qū)導(dǎo)致零序電壓的抑制方法，屬于逆變器控制【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明是為了解決共直流母線雙逆變器開關(guān)信號切換時，由于死區(qū)時間的加入，導(dǎo)致系統(tǒng)存在零序電壓，從而影響系統(tǒng)性能的問題。它建立在采用不產(chǎn)生零序電壓開關(guān)組合進行SVPWM調(diào)制的基礎(chǔ)上，所述抑制方法首先通過電壓傳感器采集雙逆變器的三相電壓信號，所述三相電壓信號為經(jīng)RC低通濾波后的三相電壓信號；然后對三相電壓信號進行處理，獲得系統(tǒng)零序電壓；再根據(jù)系統(tǒng)零電壓進行死區(qū)補償計算，獲得補償電壓矢量，使補償電壓矢量產(chǎn)生的零序電壓抵消所述系統(tǒng)零序電壓，實現(xiàn)對系統(tǒng)零序電壓的抑制。本發(fā)明用于抑制雙逆變器開關(guān)死區(qū)導(dǎo)致的零序電壓。
【專利說明】雙逆變器開關(guān)死區(qū)導(dǎo)致零序電壓的抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雙逆變器開關(guān)死區(qū)導(dǎo)致零序電壓的抑制方法，屬于逆變器控制技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 開放式繞組交流電機的驅(qū)動系統(tǒng)采用雙逆變器供電，與采用單端供電的星形連接 繞組交流電機的驅(qū)動系統(tǒng)相比，開放式繞組交流電機的驅(qū)動系統(tǒng)性能得到提升。按照雙逆 變器的直流母線是否并聯(lián)，將雙逆變器分為共直流母線雙逆變器和隔離直流母線雙逆變 器。其中共直流母線雙逆變器的母線并聯(lián)在一起并由一個直流電源供電，具有結(jié)構(gòu)簡單的 優(yōu)勢，但由于電機三相繞組電流之和未被鉗位到零，使系統(tǒng)存在潛在的零序電壓和零序電 流問題。
[0003] 共直流母線雙逆變器共有64種開關(guān)狀態(tài)，其中有22個開關(guān)狀態(tài)不產(chǎn)生零序電壓， 若僅采用不產(chǎn)生零序電壓的開關(guān)狀態(tài)進行SVPWM調(diào)制，從理論上將可以完全消除零序電 壓。但由于功率管存在一定的開通和關(guān)斷時間，就要求同一橋臂上的開關(guān)信號切換時應(yīng)插 入死區(qū)，以防止直通損壞器件。正是由于死區(qū)時間的加入，導(dǎo)致雙逆變器系統(tǒng)存在零序電 壓，從而引起零序電流，影響系統(tǒng)的性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明目的是為了解決共直流母線雙逆變器開關(guān)信號切換時，由于死區(qū)時間的加 入，導(dǎo)致系統(tǒng)存在零序電壓，從而影響系統(tǒng)性能的問題，提供了一種雙逆變器開關(guān)死區(qū)導(dǎo)致 零序電壓的抑制方法。
[0005] 本發(fā)明所述雙逆變器開關(guān)死區(qū)導(dǎo)致零序電壓的抑制方法，該抑制方法建立在采用 不產(chǎn)生零序電壓開關(guān)組合進行SVPWM調(diào)制的基礎(chǔ)上，所述抑制方法首先通過電壓傳感器采 集雙逆變器的三相電壓信號，所述三相電壓信號為經(jīng)RC低通濾波后的三相電壓信號；然后 對三相電壓信號進行處理，獲得系統(tǒng)零序電壓；再根據(jù)系統(tǒng)零電壓進行死區(qū)補償計算，獲得 補償電壓矢量，使補償電壓矢量產(chǎn)生的零序電壓抵消所述系統(tǒng)零序電壓，實現(xiàn)對系統(tǒng)零序 電壓的抑制。
[0006] 所述系統(tǒng)零序電壓的獲得方法為：將電壓傳感器采集獲得的雙逆變器的三相電壓 信號通過運算放大電路進行求和計算，計算的結(jié)果通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的系統(tǒng)零 序電壓。
[0007] 所述補償電壓矢量的獲得方法為：
[0008] 首先對系統(tǒng)零序電壓極性取反，獲得補償電壓矢量產(chǎn)生的零序電壓的極性；
[0009] 然后根據(jù)補償電壓矢量產(chǎn)生的零序電壓的極性及給定參考電壓矢量U*所在的扇 區(qū)，確定補償電壓矢量的開關(guān)組合；
[0010] 再通過增加具有最大占空比的兩路開關(guān)信號中的其中一路開關(guān)信號的導(dǎo)通時間， 使該路開關(guān)信號的導(dǎo)通時間增加為2倍死區(qū)時間，從而獲得作用時間為2倍死區(qū)時間的補 償電壓矢量。
[0011] 在雙逆變器輸出的電壓矢量空間分布圖中形成的三個以原點為中心的六邊形中， 處于中間的六邊形分為I?VI共6個扇區(qū)，給定參考電壓矢量U*由其所在6個扇區(qū)的一 個扇區(qū)中的兩個邊界矢量合成獲得。
[0012] 對系統(tǒng)零序電壓進行抑制的具體實現(xiàn)方法為：
[0013] 采用扇區(qū)判斷模塊判斷給定參考電壓矢量U*所在的扇區(qū)：將給定參考電壓矢量 U*的a軸分量《〖和|3軸分量〃p變換到abc坐標系下：
【權(quán)利要求】
1. 一種雙逆變器開關(guān)死區(qū)導(dǎo)致零序電壓的抑制方法，該抑制方法建立在采用不產(chǎn)生零 序電壓開關(guān)組合進行SVPWM調(diào)制的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述抑制方法首先通過電壓傳感 器采集雙逆變器的三相電壓信號，所述三相電壓信號為經(jīng)RC低通濾波后的三相電壓信號； 然后對三相電壓信號進行處理，獲得系統(tǒng)零序電壓；再根據(jù)系統(tǒng)零電壓進行死區(qū)補償計算， 獲得補償電壓矢量，使補償電壓矢量產(chǎn)生的零序電壓抵消所述系統(tǒng)零序電壓，實現(xiàn)對系統(tǒng) 零序電壓的抑制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙逆變器開關(guān)死區(qū)導(dǎo)致零序電壓的抑制方法，其特征在于， 所述系統(tǒng)零序電壓的獲得方法為：將電壓傳感器采集獲得的雙逆變器的三相電壓信號通過 運算放大電路進行求和計算，計算的結(jié)果通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的系統(tǒng)零序電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙逆變器開關(guān)死區(qū)導(dǎo)致零序電壓的抑制方法，其特征在于， 所述補償電壓矢量的獲得方法為： 首先對系統(tǒng)零序電壓極性取反，獲得補償電壓矢量產(chǎn)生的零序電壓的極性； 然后根據(jù)補償電壓矢量產(chǎn)生的零序電壓的極性及給定參考電壓矢量U*所在的扇區(qū)， 確定補償電壓矢量的開關(guān)組合； 再通過增加具有最大占空比的兩路開關(guān)信號中的其中一路開關(guān)信號的導(dǎo)通時間，使該 路開關(guān)信號的導(dǎo)通時間增加為2倍死區(qū)時間，從而獲得作用時間為2倍死區(qū)時間的補償電 壓矢量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙逆變器開關(guān)死區(qū)導(dǎo)致零序電壓的抑制方法，其特征在于， 在雙逆變器輸出的電壓矢量空間分布圖中形成的三個以原點為中心的六邊形中，處于中間 的六邊形分為I?VI共6個扇區(qū)，給定參考電壓矢量U*由其所在6個扇區(qū)的一個扇區(qū)中 的兩個邊界矢量合成獲得。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙逆變器開關(guān)死區(qū)導(dǎo)致零序電壓的抑制方法，其特征在于， 對系統(tǒng)零序電壓進行抑制的具體實現(xiàn)方法為： 采用扇區(qū)判斷模塊（6)判斷給定參考電壓矢量U*所在的扇區(qū)：將給定參考電壓矢量 U*的a軸分量<和0軸分量〃#變換到abc坐標系下：
式中為給定參考電壓矢量U*的a軸分量，< 給定參考電壓矢量U*的b軸分量，< 為給定參考電壓矢量U*的c軸分量；
再根據(jù)S值，確定給定參考電壓矢量U*所在的扇區(qū)； 所述S值通過下式獲得： S=A+2B+4C； 根據(jù)S值查表得到U*的扇區(qū)號：
作用時間計算模塊（7)用于計算合成給定參考電壓矢量U*的兩個邊界矢量的作用時 間；定義三個中間變量X、Y和Z:
所述兩個邊界矢量的作用時間1\和T2由上述三個中間變量X、Y和Z中的兩個來表示， 1\和T2為按逆時針順序相鄰的兩個邊界矢量的作用時間； 確定電壓矢量及其作用時間模塊（8)用于根據(jù)扇區(qū)判斷模塊（6)得到的給定參考電壓 矢量U*的扇區(qū)號，并結(jié)合三個中間變量X、Y和Z，確定U*所在扇區(qū)的兩個邊界矢量及該兩 個邊界矢量的作用時間1\和T2，一個開關(guān)周期T內(nèi)的剩余時間用Ttl來表示，則剩余時間 =T-T1-T2，由零矢量補充；1\和按下表確定：
采用確定開關(guān)時序和占空比模塊（9)根據(jù)給定參考電壓矢量U*所在扇區(qū)和兩個邊界 電壓矢量的作用時間，確定各路開關(guān)信號的開關(guān)時序，并計算各路開關(guān)信號的占空比： 一、首先定義中間變量如下：
式中Uala2為雙逆變器的A相電壓、ublb2為雙逆變器的B相電壓、u。:。2為雙逆變器的C相 電壓； 設(shè)Dcompl為當系統(tǒng)零序電壓為正值時具有最大占空比的一路開關(guān)信號導(dǎo)通時間的補 償量，Dcomp2為當系統(tǒng)零序電壓為負值時具有最大占空比的一路開關(guān)信號導(dǎo)通時間的補償 量，onlcompl為補償Dcompl后的導(dǎo)通時間，onlcomp2為補償Dcomp2后的導(dǎo)通時間，貝Ij: 當uQ>0,Dcompl= 2*TD;否則Dcompl= 0 ; 當uQ〈0,Dcomp2 = 2*TD;否則Dcomp2 = 0 ;onlcompl=T1+T2+0. 5*T0+Dcompl; onlcomp2 =T1+T2+0. 5*T0+Dcomp2 ; 其中TD為開關(guān)死區(qū)時間；
表中Tal，Tbl，Tel分別對應(yīng)雙逆變器中一個逆變器的三相橋臂的上管導(dǎo)通時間，Ta2,Tb2， 丁。2分別對應(yīng)雙逆變器中另一個逆變器的三相橋臂的上管導(dǎo)通時間； 四、由導(dǎo)通時間Tal，Tbl，Tca，Ta2，Tb2，L2除以開關(guān)周期T，獲得相應(yīng)上管的占空比Dal，Dbl， Dci，Da2，Db2，Dc2; PWM產(chǎn)生模塊（12)根據(jù)占空比Dal，Dbl，Dca,Da2,Db2,De2，獲得各路相應(yīng)的調(diào)制波，并與三 角波模塊（13)產(chǎn)生的三角載波相比較，在原控制開關(guān)信號中插入死區(qū)時間后得到相應(yīng)的 開關(guān)信號Si?S12。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙逆變器開關(guān)死區(qū)導(dǎo)致零序電壓的抑制方法，其特征在于， 所述三角載波由DSP的定時器Timerl和Timer3同步增減計數(shù)獲得，Timerl用于開關(guān)信號 Si?S6的調(diào)制，Timer3用于開關(guān)信號S7?S12的調(diào)制。
【文檔編號】H02P21/14GK104506071SQ201510030585
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月21日
【發(fā)明者】安群濤, 段建東, 畢愷韜, 孫力 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)