[发明专利]补偿电动机驱动逆变器死区时间引起电压误差的方法及装置

说明书

本发明涉及一种用于补偿由死区时间引起的电压误差的技术，更具体地涉及补偿由电动机的驱动逆变器的死区时间引起的电压误差的改进方法及装置，其可以补偿在逆变器输出电流变化的点上引起的死区时间所产生的输出电流的失真。

参照图1，它表示使用传统逆变器的电动机驱动装置，三相交流电源AC经过变流器1中六个二级管D11-D16的整流及并联于相整流器的串联平波电容器C1、C2的平波，并在逆变器2中根据提供给六个开关器件Q1-Q6的各控制极上的控制信号CS1-CS6对整流及平波后的直流电压进行开关并供给电动机IM。

电流检测器3检测供给电动机IM的电流，并将检测值转换成数字值，然后将后者传送到控制单元4，控制单元4根据转换电流数值产生三相电压指令信号。脉宽调制器5进行电压指令信号的脉宽调制并产生控制信号CS1-CS6，它们然后被提供到逆变器2中开关器件Q1-Q6的各控制极。

这里，标号D1-D6表示续流二极管(freewheel diode)，它们并联在每个开关器件Q1-Q6上。

现在将参照图2至4来描述根据现有技术补偿由电动机的驱动逆变器中引起的死区时间所产生的电压误差的方法。

在变流器1中将AC电源整流、平波及转换成的直流电压被提供给逆变器2。开关器件Q1-Q6被分成三对：Q1，Q4；Q2，Q5；Q3，Q6；其中每对彼此并联，并根据控制信号CS1-CS6交替导通/关断。在此时，当两个开关器件，例如图2A中所示的器件Q1及Q4同时导通，则根据器件Q1及Q4构成电流通路，由此引起逆变器2的损坏。因而，如图2B所示，为了防止开关器件对Q1，Q2同时导通，每当开关状态变化，总需要一个表示两个开关器件Q1，Q4同时关断状态的死区时间。这里，需要死区时间t，以便使用逆变器2驱动电动机IM。

但是，死区时间t引起了在逆变器2中产生的指令电压及输出电压之间的误差电压，由此产生如电流失真及波动的缺点。

用于克服这些缺点的对电动机的驱动逆变器的传统死区时间补偿方法包括其中死区时间是通过对逆变器开关器件的每端施加电压被补偿的第一方法及使用逆变器输出电流的第二方法。第一方法需要附加的电压检测装置并作为装置构成时的不希望的后果使整个系统引起噪音，以致通常第二方法更可取。

现在将参照图3及4来描述第二方法。

图3表示计算补偿电压VD的流程图，以便根据死区时间来补偿电压误差。

电流检测器3检测施加于电动机IM的如图2C所示的电流i1(步骤S1)。控制单元4判断检测电流i1的极性(步骤S2)。这里如果检测电流的值是正的，则将根据死区时间补偿电压误差的补偿电压V_D设为预定正值。如果检测电流值为负，则将补偿电压V_D设为预定负值(步骤S3-S4)。

接着，将指令电压Vas^*加到补偿电压V_D上，这就获得了一个新的指令电压Vas^*_new(步骤5)。

如图4所示，它表示控制单元4的详细补偿图，编码器41判断逆变器2中输出电流i1的极性，即为输入电流ias是正的或是负的，如果判断为正则输出正值，然后在乘法器43上将该正值乘以死区时间补偿电压Vdead，其乘积在加法器42上被加到指令电压Vas^*上，由此输出到控制单元4的外部。输出电压为指令电压Vas^*new，它被施加在图1的脉宽调制器5上，该脉宽调制器5进行指令电压Vas^*_new的脉宽调制，并输出控制信号CS1-CS6，用于控制开关器件Q1-Q6。

而当电流ias的极性被判断为负时，通过从逆变器的指令电压Vas^*中减去死区时间补偿电压Vdead来获得指令电压Vas^*_new。

在中国专利申请88101216.5中也描述了与上述第二方法内容实质相同的方法，即采用对所产生的标准PWM控制信号修正的方法来对死区时间引起的电压、电流波形畸变进行补偿。

如上所述，传统上仅通过判断电流极性考虑由对/从指令电压Vas^*加/减作为偏置电压的死区时间补偿电压Vdead所产生的极性变化。

但是，死区时间补偿电压被立即地从正移到负或相反移动，因此电流失真不再为正弦，由此产生与其相对应的转矩波动。

另外，当电动机在低速模式时，电流波形的畸变会引起转矩波动变大。