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1、10申请公布号CN104065258A43申请公布日20140924CN104065258A21申请号201410318983322申请日20140704H02M1/3820070171申请人无锡市艾克特电气有限公司地址214135江苏省无锡市无锡新区太湖国际科技园菱湖大道200号中国传感网国际创新园A栋1101室72发明人许丰74专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人路凯胡彬54发明名称一种变频器SVPWM波形死区补偿方法57摘要本发明公开一种变频器SVPWM波形死区补偿方法，包括确定SVPWM八个基本电压空间矢量的大小和位置；确定电流的方向；将死区影响全部集中在上桥或者是下桥。
2、，通过计算电流极性将死区分为需要补偿和不需要补偿两部分，利用续流二极管提前或者延时死区时间，关断或打开IGBT模块，实现死区补偿。本发明易实现，运算简单，速度快，对芯片运算速度要求低。51INTCL权利要求书2页说明书6页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图1页10申请公布号CN104065258ACN104065258A1/2页21一种变频器SVPWM波形死区补偿方法，其特征在于，包括如下步骤A、确定SVPWM八个基本电压空间矢量的大小和位置；B、确定电流的方向；C、将死区影响全部集中在上桥或者是下桥，通过计算电流极性将死区分为需要补偿和不需要。
3、补偿两部分，利用续流二极管提前或者延时死区时间，关断或打开IGBT模块，实现死区补偿。2根据权利要求1所述的变频器SVPWM波形死区补偿方法，其特征在于，所述步骤A具体包括令变频器的逆变电路中直流母线侧电压为UDC，逆变电路输出的三相相电压为UA、UB、UC，其分别加在空间上互差120的三相平面静止坐标系上，定义三个电压空间矢量UAT、UBT、UCT，它们的方向始终在各相的轴线上，大小随时间按正弦规律做变化，时间相位互差120；若UM为相电压有效值，F为电源频率，则其中,2FT,则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量UT表示为可知UT是一个旋转的空间矢量，它的幅值为相电压峰值的15倍，UM为相电。
4、压峰值，且以角频率2F按逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量UT在三相坐标轴A，B，C上的投影就是对称的三相正弦量；由于逆变电路三相桥臂共有6个IGBT模块，定义开关函数SXXA、B、C为SA、SB、SC的全部可能组合共有八个，包括6个非零矢量U1001、U2010、U3011、U4100、U5101、U6110以及两个零矢量U0000、U7111，以其中一种开关组合为例，若SXXA、B、C100，此时求解上式可得UAN2UD/3，UBNUD/3，UCNUD/3，同理可获得其它各种组合下的电压空间矢量。3根据权利要求2所述的变频器SVPWM波形死区补偿方法，其特征在于，所述步骤B具体包括变。
5、频器采集U、V两相电流，通过计算得到W相电流；通过CLARK和PARK变换，获得电流的矢量表达式和电压空间矢量的六个扇区又可从中间分为两个扇区，例如，扇区中角30，当30时，电流矢量方向靠近U6110，此时电流方向IA，IB，IC为，。4根据权利要求3所述的变频器SVPWM波形死区补偿方法，其特征在于，所述步骤C具体包括A相、B相和C相死区补偿方法相同，现以A相为例说明；设IGBT模块V1波形为实线，IGBT模块V4波形为虚线；在死区时间TD1和TD2内，A相上下桥IGBT模块V1、IGBT模块V2全部关闭，与理想情况相比，IGBT模块V4打开时间减少了TD1和TD2，此时如果IA为正，则在死。
6、区时间内，IGBT模块V4续流二极管导通，此时等效为IGBT模块V4打开，由于续流二极管的续流作用，IGBT模块V4的打开时间延长了TD1和TD2，这种情况下死区时间不需要补偿；如果IA为负，IGBT模块V1续流二极管导通，此时等效为IGBT模块V1打开，IGBT模块V1打开时间延长了TD1和TD2，IGBT模块V4打开时间减少了TD1和TD2,，在这种情况需要进行死区补偿，为了补偿死区时间TD1,，IGBT模块V1提前关闭TD1时间，IGBT模块V4提前打开TD1时间；IGBT模块V1提前关闭TD1时间后，由于续流二极管的作用，自动补偿了提前关闭的时间TD1；IGBT模块V4提前打开TD1时。
7、间，补偿了加入死区减少的TD1时间；为了补偿死区时间TD2，IGBT模块V1延时打开TD2时间，IGBT模块V4延时关闭TD2时间；IGBT模块V1延时打开的TD2时间内，由于续流二极管的作用，自动补偿了延时打开的时间TD2；IGBT模块V4延时关闭TD2时间补偿了加入死区减少的TD2时间；当IGBT模块V1波形为虚线，IGBT模块V4波形为实线时，IGBT模块V1打开时间减少了TD1和TD2，此种情况与上述补偿方式相同。权利要求书CN104065258A1/6页4一种变频器SVPWM波形死区补偿方法技术领域0001本发明涉及死区补偿技术领域，尤其涉及一种变频器SVPWM波形死区补偿方法。背景。
8、技术0002在变频器的逆变电路中，每一相的上桥IGBT绝缘栅双极型晶体管模块与下桥的IGBT模块不能同时打开，否则会导致母线电压的短路，发生炸机等危险。目前，现有的IGBT模块的打开时间要短于关断时间，因此如果在上桥IGBT模块关闭开时，同时打开下桥IGBT模块，就会发生上下桥IGBT同时导通的情况，导致母线电压的短路。所以需要在给上桥IGBT模块发送关闭信号后加入死区时间，在这段时间内给上桥和下桥IGBT模块同时发送关闭信号，经过死区时间后，上桥完全关闭，下桥再打开。但是死区时间的加入会导致变频器输出电压的畸变和谐波的产生，特别是在低频状况下，电压和电流会严重畸变，输出力矩会出现较大的振荡，。
9、非常不利于变频器对电机的控制，因此必须对死区进行补偿。传统死区补偿方法大致分为两种一是计算需要补偿的电压平均值来进行补偿，该方法易于实现但是补偿精度较低。二是基于脉冲的死区补偿方法，即直接在本周期内对逆变器的6个PWM脉宽同时进行修正，从而补偿因死区时间而损失或增加的输出电压，理论上对死区时间进行较准确的补偿，但是目前采用这种方法对死区时间补偿的算法较为复杂，不易实现，对芯片的计算能力要求较高，计算时间长。发明内容0003本发明的目的在于通过一种变频器SVPWM波形死区补偿方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。0004为达此目的，本发明采用以下技术方案0005一种变频器SVPWM波形死区补偿。
10、方法，其包括如下步骤A、确定SVPWM八个基本电压空间矢量的大小和位置；B、确定电流的方向；C、将死区影响全部集中在上桥或者是下桥，通过计算电流极性将死区分为需要补偿和不需要补偿两部分，利用续流二极管提前或者延时死区时间，关断或打开IGBT模块，实现死区补偿。0006特别地，所述步骤A具体包括令变频器的逆变电路中直流母线侧电压为UDC，逆变电路输出的三相相电压为UA、UB、UC，其分别加在空间上互差120的三相平面静止坐标系上，定义三个电压空间矢量UAT、UBT、UCT，它们的方向始终在各相的轴线上，大小随时间按正弦规律做变化，时间相位互差120；0007若UM为相电压有效值，F为电源频率，则。
11、00080009其中,2FT,则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量UT表示为说明书CN104065258A2/6页500100011可知UT是一个旋转的空间矢量，它的幅值为相电压峰值的15倍，UM为相电压峰值，且以角频率2F按逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量UT在三相坐标轴A，B，C上的投影就是对称的三相正弦量；由于逆变电路三相桥臂共有6个IGBT模块，定义开关函数SXXA、B、C为00120013SA、SB、SC的全部可能组合共有八个，包括6个非零矢量UL001、U2010、U3011、U4100、U5101、U6110以及两个零矢量U0000、U7111，以其中一种开关组合为例，若。
12、SXXA、B、C100，此时00140015求解上式可得UAN2UD/3，UBNUD/3，UCNUD/3，同理可获得其它各种组合下的电压空间矢量。0016特别地，所述步骤B具体包括变频器采集U、V两相电流，通过计算得到W相电流；通过CLARK和PARK变换，获得电流的矢量表达式和电压空间矢量的六个扇区又可从中间分为两个扇区，例如，扇区中角30，当30时，电流矢量方向靠近U6110，此时电流方向IA，IB，IC为，。0017特别地，所述步骤C具体包括A相、B相和C相死区补偿方法相同，现以A相为例说明；设IGBT模块V1波形为实线，IGBT模块V4波形为虚线；在死区时间TD1和TD2内，A相上下桥。
13、IGBT模块V1、IGBT模块V2全部关闭，与理想情况相比，IGBT模块V4打开时间减少了TD1和TD2，此时如果IA为正，则在死区时间内，IGBT模块V4续流二极管导通，此时等效为IGBT模块V4打开，由于续流二极管的续流作用，IGBT模块V4的打开时间延长了TD1和TD2，这种情况下死区时间不需要补偿；如果IA为负，IGBT模块V1续流二极管导通，此时等效为IGBT模块V1打开，IGBT模块V1打开时间延长了TD1和TD2，IGBT模块V4打开时间减少了TD1和TD2,，在这种情况需要进行死区补偿，为了补偿死区时间TD1,，IGBT模块V1提前关闭TD1时间，IGBT模块V4提前打开TD1。
14、时间；IGBT模块V1提前关闭TD1时间后，由于续流二极管的作用，自动补偿了提前关闭的时间TD1；IGBT模块V4提前打开TD1时间，补偿了加入说明书CN104065258A3/6页6死区减少的TD1时间；为了补偿死区时间TD2，IGBT模块V1延时打开TD2时间，IGBT模块V4延时关闭TD2时间；IGBT模块V1延时打开的TD2时间内，由于续流二极管的作用，自动补偿了延时打开的时间TD2；IGBT模块V4延时关闭TD2时间补偿了加入死区减少的TD2时间；当IGBT模块V1波形为虚线，IGBT模块V4波形为实线时，IGBT模块V1打开时间减少了TD1和TD2，此种情况与上述补偿方式相同。00。
15、18本发明提出的变频器SVPWM波形死区补偿方法将死区影响全部集中在上桥或者是下桥,通过计算电流极性，将死区分为需要补偿和不需要补偿两部分,利用续流二极管的续流作用，只需简单的提前或者延时死区时间，关断或打开IGBT模块就可以实现死区补偿，运算简单，速度快，对芯片运算速度要求低。附图说明0019图1为本发明实施例提供的变频器SVPWM波形死区补偿方法流程图；0020图2为本发明实施例提供的变频器的逆变电路结构示意图；0021图3为本发明实施例提供的电压空间矢量图；0022图4为本发明实施例提供的PWM波形死区产生原理示意图。具体实施方式0023下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解。
16、的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。0024请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的变频器SVPWM波形死区补偿方法流程图。0025本实施例中变频器SVPWM波形死区补偿方法具体包括如下步骤0026步骤S101、确定SVPWM八个基本电压空间矢量的大小和位置。0027SVPWM的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等。在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中，可由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。
17、。两个矢量的作用时间在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电压空间矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定逆变器的开关状态，从而形成PWM波形。目前的变频器大部分采用SVPWM波形控制输出电压，与早期的PWM波形相比，直流电压的利用率提高了1547。0028如图2所示，令变频器的逆变电路中直流母线侧电压为UDC，逆变电路输出的三相相电压为UA、UB、UC，其分别加在空间上互差120的三相平面静止坐标系上，定义三个电压空间矢量UAT、UBT、UCT，它们的方向始终在各相的轴线上，而大小随时间按正弦规律做变。
18、化，时间相位互差120。0029若UM为相电压有效值，F为电源频率，则说明书CN104065258A4/6页700300031其中,2FT,则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量UT表示为00320033可知UT是一个旋转的空间矢量，它的幅值为相电压峰值的15倍，UM为相电压峰值，且以角频率2F按逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量UT在三相坐标轴A，B，C上的投影就是对称的三相正弦量；由于逆变电路三相桥臂共有6个IGBT模块，为了研究各相上下桥臂不同开关组合时逆变器输出的空间电压矢量，定义开关函数SXXA、B、C为00340035SA、SB、SC的全部可能组合共有八个，包括6个非零矢量UL。
19、001、U2010、U3011、U4100、U5101、U6110以及两个零矢量U0000、U7111，以其中一种开关组合为例，若SXXA、B、C100，此时00360037求解上式可得UAN2UD/3，UBNUD/3，UCNUD/3，同理可获得其它各种组合下的电压空间矢量。开关状态与相电压和线电压的对应关系如下表所示，由该表可得出八个基本电压空间矢量的大小和位置，具体的电压空间矢量图请参考图3。0038说明书CN104065258A5/6页80039步骤S102、确定电流的方向。电流方向对死区补偿有很重要的影响，如果电流方向判断错误，则会出现误补偿，使变频器输出波形发生更严重的畸变。这就需要。
20、更快的电流采集速度，更高的实时性。因此，本实施例中与原电路相比，在保证稳定性的基础上去掉了大量的RC电路，减小了电流采样的延时。0040在本实施例中变频器采集U、V两相电流，通过计算得到W相电流。通过CLARK和PARK变换，获得电流的矢量表达式和电压空间矢量的六个扇区又可从中间分为两个扇区，例如，扇区中角30，当30时，电流矢量方向靠近U6110，此时电流方向IA，IB，IC为，。由上述内容可得与电流方向的关系，如下表所示0041值范围三相定子电流极性IA，IB，IC/6/6/6/2/25/65/67/6说明书CN104065258A6/6页97/63/23/211/60042步骤S103、。
21、将死区影响全部集中在上桥或者是下桥，通过计算电流极性将死区分为需要补偿和不需要补偿两部分，利用续流二极管提前或者延时死区时间，关断或打开IGBT模块，实现死区补偿。0043如图4所示，图中斜线为两个自增自减的计数器的计数曲线，横线为产生的PWM波形，TD1、TD2即死区时间。在死区时间内都是下桥的打开时间减少了TD或者上桥时间减少了TD。由于A相、B相和C相死区补偿方法相同，现仅以A相为例说明。设IGBT模块V1波形为实线，IGBT模块V4波形为虚线；在死区时间TD1和TD2内，A相上下桥IGBT模块V1、IGBT模块V2全部关闭，与理想情况相比，IGBT模块V4打开时间减少了TD1和TD2，。
22、此时如果IA为正，则在死区时间内，IGBT模块V4续流二极管导通，此时等效为IGBT模块V4打开，由于续流二极管的续流作用，IGBT模块V4的打开时间延长了TD1和TD2，这种情况下死区时间不需要补偿；如果IA为负，IGBT模块V1续流二极管导通，此时等效为IGBT模块V1打开，IGBT模块V1打开时间延长了TD1和TD2，IGBT模块V4打开时间减少了TD1和TD2,，在这种情况需要进行死区补偿，为了补偿死区时间TD1,，IGBT模块V1提前关闭TD1时间，IGBT模块V4提前打开TD1时间；IGBT模块V1提前关闭TD1时间后，由于续流二极管的作用，自动补偿了提前关闭的时间TD1；IGBT。
23、模块V4提前打开TD1时间，补偿了加入死区减少的TD1时间；为了补偿死区时间TD2，IGBT模块V1延时打开TD2时间，IGBT模块V4延时关闭TD2时间；IGBT模块V1延时打开的TD2时间内，由于续流二极管的作用，自动补偿了延时打开的时间TD2；IGBT模块V4延时关闭TD2时间补偿了加入死区减少的TD2时间；当IGBT模块V1波形为虚线，IGBT模块V4波形为实线时，IGBT模块V1打开时间减少了TD1和TD2，此种情况与上述补偿方式相同。0044本发明的技术方案将死区影响全部集中在上桥或者是下桥,通过计算电流极性，将死区分为需要补偿和不需要补偿两部分,利用续流二极管的续流作用，只需简单的提前或者延时死区时间，关断或打开IGBT模块就可以实现死区补偿，运算简单，速度快，对芯片运算速度要求低。0045注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。说明书CN104065258A1/1页10图1图2图3图4说明书附图CN104065258A10。