[发明专利]转换器的补偿方法

说明书

本发明涉及一种转换器的补偿方法。

请参见图1，一种转换器，尤指变频器，它包含一交流输入15、一交流/直流转换器11、一直流/交流转换器12、一负载电流检测器14及一交流负载13。为了使输出的电压/电流能呈现稳定的交流输出，降低谐波(harmonic)成份，通常会将负载电流检测器14所检测到的电流回授到一处理电路，例如微处理器来对变频器的直流/交流转换器进行补偿。    

用在交流侧的负载电流检测器必须有承受大电力的能力，所以费用较高。常看到的元件如比流器(current transformer，CT)即是。

请参见图2。为了降低成本，在直流/交流转换器的直流输入侧(直流侧)的电流，事实上可反应出负载侧的电流峰值，这是因为直流/交流转换器的内部是由许多电子开关组成，而于切换同时，也会反应在直流侧的回路上。

根据此一现象，人们只要在直流侧接上一电阻Rs，检测出流经该电阻的电流之峰值即可，再对该峰值进行窒时补偿(Dead time compensation)。如此一来，不但可达到补偿变频器的直流/交流转换器的目的，更可降低电路成本。    

图3为现有的窒时补偿之辅助电路。为了达到补偿的效果，将电阻Rs所产生的压降V，输入一前置放大器31，将电压信号转换为电流信号，再分别由正波峰检测器32及负波峰检测器33取得负载电流的正峰值(Ipeak(+))及负峰值(Ipeak(-))，接着利用一比较器34取得二者的最大值，再输入微处理器35进行窒时补偿(Deadtimecompensation)。

图4为现有的不具电流估算的窒时补偿。取得正峰值a及负峰值b后，再取最大值Max(a，b)，以得等效负载输出电流的电流参考值Io。接着直接求出功率因数角d(即负载之相角)，d＝反余弦函数(k1(Vdc.Idc)/(Vo.Io))，其中k1＝sqr(2/3)，取平方根(squareroot)。有了功率因数角之后，即可对变频器进行补偿了。

但是在图5中我们发现，直流侧所看到的电流随输出相角的不同而有所改变，其中图5(a)为相角30度的波形、图5(b)为60度的波形，而图5(c)为90度时的波形。

由图5可知，现有的作为补偿依据的峰值，在负载超过60度时显然已不符现况，亦即已无法反应出负载电流的峰值了。

另外，虽然在60度以下较大的峰值即可反应出实际的交流侧的电流值，但于60度以上该较大的峰值比实际的电流值小，故现有的技术在60度以上所估算出的电流与实际的电流有一段差距。而且，虽然在理论上60度以下较大的峰值即可反应出实际的交流侧的电流值，但在实际应用上于30度到60度之间，硬件线路要实际检测到该峰值并不容易，除非使用十分昂贵精密的元件，否则通常检测到的值会小于实际的峰值，如此一来所估测到的电流值会比实际的电流值小，亦会造成电流估测误差，使得由此计算出的相角不准造成补偿不良，输出的电流波形不佳。

在图6的输出波形中，由于电流估测错误造成窒时补偿(Dead-timecompensation)错误，所以可看出为一不平顺的波形，此一不稳定的输出波形，将产生许多的谐波及造成负载的损害及使负载运作在一不稳定的状态下。

本发明的目的在于提供一种转换器的补偿方法，使得能够精确地估算出负载电流的峰值，来进行窒时补偿，无论负载在任何一相角，皆能有一完整的补偿，进而使负载输出之波形呈现一平顺状，减少谐波，并增加负载的稳定度，尤其在相角60度到90度间时，更有令人满意的补偿效果。

为达上述目的，本发明，即转换器的补偿方法，该转换器具有一带有回授元件的直流侧及一带有负载的交流侧，该回授元件用以回授一回授信号，其特点是，该转换器的补偿方法包含下列步骤：设定一命令电压；检测该直流侧的一直流电压及一直流电流；检测该回授信号以产生一正峰值及一负峰值，并取得二者之一最大值及一最小值；乘一常数至该最小值，再与该最大值相加，以产生对应该交流侧的输出电流之一电流参考值；以及，根据该电流参考值、该命令电压、该直流电压及该直流电流找出该负载之一相角，用于补偿该转换器。

所述的转换器的补偿方法，其中，该转换器为一变频器。

所述的转换器的补偿方法，其中，该转换器包含一交流/直流转换器及一直流/交流转换器，而于补偿该转换器时，对该直流/交流转换器进行补偿。

所述的转换器的补偿方法，其中，该交流/直流转换器的一直流输出侧或该直流/交流转换器的一直流输入侧为所述的直流侧。

所述的转换器的补偿方法，其中，该直流/交流转换器的一交流输出侧为所述的交流侧。