[发明专利]一种变流器功率组件死区效应补偿方法

说明书

本发明公开了一种变流器功率组件死区效应补偿方法，通过坐标变换得到旋转两相坐标系下的电流i_d和i_q,根据电流给定和求得给定电流的偏差i_{d_err}和i_{q_err}；依据电流给定幅值大小，选择i_{d_err}或i_{q_err}作为死区补偿依据的电流偏差i_err，并对该电流偏差进行FFT分析，确定需要进行死区补偿的频点n，得到该频点谐波对应的电流幅值i_n；以n次谐波幅值i_n最小为目标，利用极值搜索算法迭代得到死区效应n次补偿电压的幅值u_n和相位θ_n；根据死区补偿电流偏差i_err的来源，将补偿电压u_nsin(nωt+θ_n)作用到该坐标系的电压给定上，进而得到最终电压给定u_d和u_q；最后将电压给定通过SVPWM技术作用到变流器功率组件。本发明能抑制死区效应对输出电压基频分量和高频谐波分量的影响，能有效的解决死区效应过补偿和欠补偿的问题。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种变流器功率组件死区效应补偿方法，适用于对转矩脉动、输出电流谐波有高性能要求的质量变换场所，特别适于逆变电源、船舶和轨道交通电力推进等功率电能变换领域。

背景技术

空间矢量脉宽调制SVPWM已被广泛应用于变流器电能变换领域，该技术通过控制IGBT、SiC等功率开关管的通断，按照伏秒守恒根据给定输出电压输出一系列脉冲电压信号。在变流器实际系统中，为防止上下开关管直通短路故障，互补的开关管动作需要延时一段大于开关切换时间的死区时间。死区时间会造成变流器功率组件输出电压的给定值与实际值之间存在误差，减小输出电压基频分量，增加高频分量；此外，功率开关管的非理想特性，包括导通压降、导通和关断过程等，也会引起变流器功率组件输出电压偏差。死区时间和功率开关管的非理想特性并称为死区效应。

为提高变流器输出性能，针对功率开关管死区效应补偿方法开展研究具有重要的应用价值。

2018年中国电机工程学报“一种永磁同步电机矢量控制SVPWM死区效应在线补偿方法”通过分析死区效应引起的开关管导通时间和电机相电压误差，利用直轴电流为零的矢量控制算法，提出了基于交轴电流给定和反馈误差的死区时间在线补偿方法；中国发明专利“基于电流预测的适用于永磁电机控制的死区补偿方法”(CN 111756287 A)通过预测电流进行死区补偿，改善了由于数字控制延迟导致电流过零点附件补偿效果较差的问题；中国发明专利“一种基于相电流的逆变器死区补偿方法”(CN 111224537 A)通过测量功率开关管的死区时间、开通延迟、关断延迟和不同电流下的电压损失，得到电流和补偿量之间的分段函数表达式，提高逆变器的线性度和控制性能。

然而，现有的变流器功率组件死区效应补偿方法有以下缺点：

1，现有在线补偿算法需要依赖变流器模型或受限于特定控制算法，补偿精度受系统电感、电阻等参数和电流检测回路准确度的影响，无法实现高精度死区补偿；

2，通过测量不同工况下的开关管非理想特性进行死区补偿的方法，需要额外检测设备，过程繁琐，且不可能获得所有工况下的最优补偿数据，不适于工程应用。

发明内容

发明目的是针对以上问题，提出一种简单可靠、适于工程应用的变流器功率组件死区效应补偿方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种变流器功率组件死区效应补偿方法，基于交直轴电流偏差计算环节、死区补偿频点幅值计算环节、补偿电压幅值相位计算环节、交直轴死区补偿作用环节和变流器控制及SVPWM作用环节依次连接构成的控制系统；步骤为