一种三相变流器的脉冲死区补偿系统技术方案

本发明专利技术涉及一种三相变流器的脉冲死区补偿系统，属于变流器控制领域。该系统包括电流控制器、Park逆变换模块、Clark变换模块、Park变换模块、低通滤波器和角度计算模块；先后经过Clark变换模块和Park变换模块将获取的三相电流变换为旋转坐标系电流；其次通过低通滤波器滤除变换后电流的高频分量；然后将滤波后的电流经过电流控制器得到旋转坐标系下补偿电压；再经过Park逆变模块变换到静止坐标系下和基波电压矢量相加，得到最终进行脉冲调制的电压矢量。本发明专利技术通过抑制交流侧谐波电流，能有效降低变流器输出电流的总谐波失真，提高输出电流的正弦度和电能质量。

A pulse dead time compensation system for three-phase converter

【技术实现步骤摘要】
一种三相变流器的脉冲死区补偿系统
本专利技术属于变流器控制领域，具体涉及一种三相变流器的死区补偿系统。
技术介绍
电压脉冲宽度调制的变流器广泛应用于各种场合，为了避免变流器同相桥臂开关管因直通而造成短路，必须在同相桥臂两个开关器件互补的开关信号之间设置死区时间Td。加入的死区在交流侧引入了低次谐波电压，使交流侧电流中含有低次谐波电流，造成变流器输出电流波形畸变、谐波增加。现有的死区补偿方法有脉冲宽度调整法，这种方法通过增加硬件电路，在驱动脉冲上加入死区时间调整脉冲宽度，这种方法实现复杂，增加硬件成本；平均电压补偿法，通过检测电流过零点基于定量分析补偿误差电压，这种方法使开关补偿对系统的参数和负载较为敏感，会出现误补偿的情况。在基波同步旋转坐标系下用比例谐振控制器抑制6次谐波电流补偿脉冲死区引起的谐波，这种方法因比例谐振控制器的谐振频率固定，只适用于固定输出频率的变流器，不适用于输出频率变化的变流器，如变频器等。因此，为了满足当下输出频率变化的变流器，亟需一种在不增加电路成本的基础上实现死区补偿的系统。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种三相变流器的死区补偿系统，能够适应不同负载工况，不受变流器输出频率影响；还能够动态的对死区进行实时补偿，有效的减小变流器输出电流谐波，提高电能质量。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种三相变流器的脉冲死区补偿系统，包括电流控制器、Park逆变换模块、Clark变换模块(201)、Park变换模块、低通滤波器和角度计算模块(208)；所述电流控制器用于将输入的旋转坐标系下电流设定值0和低通滤波器产生的反馈电流做比较的差值，处理得到旋转坐标系下的补偿电压；所述Park逆变换模块用于将输入的旋转坐标系下的电压以及坐标变换角，变换为两相静止轴坐标系下的电压；所述Clark变换模块(201)将变流器检测的三相电流实际值ia、ib和ic，变换为α-β坐标系的电流iα和iβ；所述Park变换模块用于输入的α-β坐标系的电流iα和iβ以及坐标变换角，变换为旋转坐标系下的电流；所述低通滤波器用于滤除旋转坐标系下电流的高频分量，处理得到反馈电流；所述角度计算(208)用于将基波输出电压矢量相角θ计算得到5次旋转坐标变换角θ5和7次旋转坐标变换角θ7。该死区补偿系统的死区补充方法为：获取变流器三相输出电流，对三相电流进行静止坐标系到相应旋转坐标系变换，对变换后的电流进行低通滤波，根据输出电流确定旋转坐标系下的补偿电压，将补偿电压反变换到静止坐标系下和基波电压矢量相加，得到最终进行脉冲调制的电压矢量。进一步，所述Park变换模块包括Park变换模块Ⅰ(202)和Park变换模块Ⅱ(205)；所述Park变换模块Ⅰ(202)用于将输入的α-β坐标系的电流iα和iβ以及坐标变换角θ5，变换为5次旋转坐标系下的电流和所述Park变换模块Ⅱ(205)用于将输入的α-β坐标系的电流iα和iβ以及坐标变换角θ7，变换为7次旋转坐标系下的电流和进一步，所述低通滤波器包括低通滤波器Ⅰ(203)、低通滤波器Ⅱ(204)、低通滤波器Ⅲ(206)和低通滤波器Ⅳ(207)；所述低通滤波器Ⅰ(203)、低通滤波器Ⅱ(204)、低通滤波器Ⅲ(206)和低通滤波器Ⅳ(207)分别用于对应滤除输入电流或的高频分量，处理得到反馈电流i5d、i5q、i7d或i7q。进一步，所述电流控制器包括电流控制器Ⅰ(101)、电流控制器Ⅱ(102)、电流控制器Ⅲ(104)和电流控制器Ⅳ(105)；所述电流控制器Ⅰ(101)用于将输入的5次旋转坐标系下d轴电流设定值0和低通滤波器Ⅰ(203)产生的反馈电流i5d做比较的差值，处理得到d轴电压值u5d；所述电流控制器Ⅱ(102)用于将输入的5次旋转坐标系下q轴电流设定值0和低通滤波器Ⅱ(204)产生的反馈电流i5q做比较的差值，处理得到q轴电压值u5q；所述电流控制器Ⅲ(104)用于将输入的7次旋转坐标系下d轴电流设定值0和低通滤波器Ⅲ(206)产生的反馈电流i7d做比较的差值，处理得到d轴电压值u7d；所述电流控制器Ⅳ(105)用于将输入的7次旋转坐标系下q轴电流设定值0和低通滤波器Ⅳ(207)产生的反馈电流i7d做比较的差值，处理得到q轴电压值u7q。进一步，所述Park逆变换模块包括Park逆变换模块Ⅰ(103)和Park逆变换模块Ⅱ(106)；所述Park逆变换Ⅰ(103)用于将输入的5次旋转坐标系下的电压u5d和u5q以及坐标变换角θ5，变换为两相静止轴坐标系下的电压u5α和u5β；所述Park逆变换Ⅱ(106)用于将输入的7次旋转坐标系下的电压u7d和u7q以及坐标变换角θ7，变换为两相静止轴坐标系下的电压u7α和u7β。进一步，所述角度计算模块(208)计算得到的5次旋转坐标变换角θ5和7次旋转坐标变换角θ7的计算公式为：进一步，用于开关管驱动脉冲调制的电压矢量是5次谐波补偿电压矢量和7次谐波补偿电压矢量与基波电压矢量求和得到，计算公式如下：其中，是脉冲调制矢量在α轴的电压分量，uα是基波电压矢量在α轴的电压分量，u5α是补偿的5次谐波电压矢量在α轴的电压分量，u7α是补偿的7次谐波电压矢量在α轴的电压分量；是脉冲调制矢量在β轴的电压分量，uβ是基波电压矢量在β轴的电压分量，u5β是补偿的5次谐波电压矢量在β轴的电压分量，u7β是补偿的7次谐波电压矢量在β轴的电压分量。本专利技术的有益效果在于：本专利技术在不增加硬件电路的情况下，能够有效补偿死区对输出电流造成的影响，抑制低次谐波电流，提高电能质量。本专利技术系统的检测方法不用检测电流过零点，适用于输出基波频率变化的变流器，能够准确、快速的抑制低次谐波电流，达到死区补偿的目的。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为本专利技术所述三相变流器的死区补偿系统的结构图；图2为变换角度计算和电流变换、滤波处理的结构图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。请参阅图1～图2，本专利技术优选的一种三相变流器的死区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相变流器的脉冲死区补偿系统，其特征在于，该系统包括电流控制器、Park逆变换模块、Clark变换模块(201)、Park变换模块、低通滤波器和角度计算模块(208)；/n所述电流控制器用于将输入的旋转坐标系下电流设定值0和低通滤波器产生的反馈电流做比较的差值，处理得到旋转坐标系下的补偿电压；/n所述Park逆变换模块用于将输入的旋转坐标系下的电压以及坐标变换角，变换为两相静止轴坐标系下的电压；/n所述Clark变换模块(201)将变流器检测的三相电流实际值i

【技术特征摘要】
1.一种三相变流器的脉冲死区补偿系统，其特征在于，该系统包括电流控制器、Park逆变换模块、Clark变换模块(201)、Park变换模块、低通滤波器和角度计算模块(208)；
所述电流控制器用于将输入的旋转坐标系下电流设定值0和低通滤波器产生的反馈电流做比较的差值，处理得到旋转坐标系下的补偿电压；
所述Park逆变换模块用于将输入的旋转坐标系下的电压以及坐标变换角，变换为两相静止轴坐标系下的电压；
所述Clark变换模块(201)将变流器检测的三相电流实际值ia、ib和ic，变换为α-β坐标系的电流iα和iβ；
所述Park变换模块用于输入的α-β坐标系的电流iα和iβ以及坐标变换角，变换为旋转坐标系下的电流；
所述低通滤波器用于滤除旋转坐标系下电流的高频分量，处理得到反馈电流；
所述角度计算(208)用于将基波输出电压矢量相角θ计算得到5次旋转坐标变换角θ5和7次旋转坐标变换角θ7。


2.根据权利要求1所述的一种三相变流器的脉冲死区补偿系统，其特征在于，所述Park变换模块包括Park变换模块Ⅰ(202)和Park变换模块Ⅱ(205)；
所述Park变换模块Ⅰ(202)用于将输入的α-β坐标系的电流iα和iβ以及坐标变换角θ5，变换为5次旋转坐标系下的电流和
所述Park变换模块Ⅱ(205)用于将输入的α-β坐标系的电流iα和iβ以及坐标变换角θ7，变换为7次旋转坐标系下的电流和


3.根据权利要求2所述的一种三相变流器的脉冲死区补偿系统，其特征在于，所述低通滤波器包括低通滤波器Ⅰ(203)、低通滤波器Ⅱ(204)、低通滤波器Ⅲ(206)和低通滤波器Ⅳ(207)；
所述低通滤波器Ⅰ(203)、低通滤波器Ⅱ(204)、低通滤波器Ⅲ(206)和低通滤波器Ⅳ(207)分别用于对应滤除输入电流或的高频分量，处理得到反馈电流i5d、i5q、i7d或i7q。


4.根据权利要求3所述的一种三相变流器的脉冲死区补偿系统，其特征在于，所述电流控制器包括电流控制器Ⅰ(101)、电流控制器Ⅱ(102)、电流控制器Ⅲ(104)和电流控制器Ⅳ(105)；
所述电流控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏立彬，郝亚川，赵聪，孙倩倩，任亚葱，干永革，
申请(专利权)人：中冶赛迪电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11