变频器的电流状态判断及死区补偿方法

摘要

本发明涉及电力电子技术，旨在提供一种变频器的电流状态判断及死区补偿方法。该方法包括：将逆变器桥式电路任意一相的上、下桥臂的驱动信号相“或”作为D触发器的时钟信号；利用光耦元件分别对每一相桥臂的输出电压进行隔离取样，将反映变频器输出电压的逻辑电平作为输入信号，获得其输出信号；对输出信号每个开关周期内采样两次；根据输出信号采样结果判断死区时间内输出电流的极性。本发明根据采样序列，不仅能够判断出电流极性的正负，还能够准确判断出电流是否处于过零阶段。可以有效地减小由于电流极性判断不准及补偿不恰当所引起的实际电压与期望值之间的偏差，从而提高各种逆变电源工作性能，尤其是变频器中磁链观测和转速估算准确性。

主权项

一种变频器的死区补充方法，其特征在于，包括：首先判断变频器的电流状态，其步骤为：（1）将逆变器桥式电路任意一相x相的上、下桥臂的驱动信号g_xP、g_xN相“或”，作为D触发器的时钟信号CLK_x；利用光耦元件分别对逆变器每一相桥臂的输出电压进行隔离取样，将反映变频器输出电压的逻辑电平D_x，作为D触发器的输入信号，获得D触发器的输出信号Q_x；（2）对D触发器的输出信号Q_x，每个开关周期Ts内采样两次，分别在逆变器该相上管驱动信号有效时间的中点时刻和下管驱动信号有效时间的中点时刻分别进行采样；（3）根据输出信号Q_x的采样结果，判断死区时间内输出电流的极性；判断方法为：<1>两次Q_x均为高时，代表下桥臂续流二极管导通，输出电流为正向非过零状态；<2>两次Q_x均为低时，代表上桥臂续流二极管导通，输出电流为负向非过零状态；<3>当Q_x在上管驱动有效时为高、下管驱动有效时为低，输出电流为过零A状态，此时输出电流处于过零阶段且换流时间不可忽略；<4>当Q_x在上管驱动有效时为低、下管驱动有效时为高，输出电流为过零B状态，此时输出电流处于过零阶段且换流时间可忽略；变频器的死区补充方法用于逆变器的输出电流过零的补偿控制，根据所述四种不同的电流状态分别设计补偿量：（a）输出电流为正向非过零状态时，将死区补偿量设置为固定补偿量U_D；（b）输出电流处于反向非过零状态，并将死区补偿量设置为固定补偿量‑U_D；（c）输出电流进入过零A状态后，采用辅助变量n_x对开关周期进行计数，并使用辅助变量F_x和N_x作为过零A状态下死区补偿量的参考值；其中F_x为输出电流的方向标志，输出电流为正向时令F_x=1，输出电流为反向时F_x=0；N_x为过零A状态所持续的开关周期总数；由于通常情况下变频器系统的惯性较大，所以两个相邻的过零状态所持续的开关周期总数是相等的；这样利用上一个过零状态所获得的开关周期总数N_x和当前过零状态的开关周期计数n_x，将死区补偿量每开关周期的递变幅度设计为2U_Dn_x/N_x便可实现在±U_D之间的连续过渡；另外，根据F_x可确定电流过零的方向：当F_x=1时说明输出电流由正向到反向过零，此时死区补偿量应从U_D开始逐周期递减2U_Dn_x/N_x，直到‑U_D为止；当F_x=0时说明输出电流由反向到正向过零，此时死区补偿量应从‑U_D开始逐周期递增2U_Dn_x/N_x，直到U_D为止；（d）输出电流处于过零B状态时，在每个开关周期内的两段死区时间对输出电压的影响是相互抵消的，此时输出电压的脉冲宽度与理想的给定值是相同的，所以将死区补偿量设置为0；所述U_D值为综合考虑死区时间以及器件的开通延迟时间、关断延迟时间、导通压降、反向续流压降而选取的一个常系数。