一种考虑输出滤波器的三电平变流器死区补偿方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑输出滤波器的三电平直

【技术实现步骤摘要】
一种考虑输出滤波器的三电平变流器死区补偿方法


[0001]本专利技术属于IGCT三电平直
‑
交变流器(包括三电平整流器和三电平逆变器)控制领域，尤其是一种考虑输出滤波器的三电平变流器死区补偿方法。

技术介绍

[0002]功率器件开关存在延时，为防止桥臂直通，需要对互补的驱动信号加入死区。但是死区时间在逆变器输出电流作用下，会使实际输出电压与给定电压产生偏差。死区的加入是导致逆变器非线性的重要因素，电机控制器性能不仅取决于电机控制算法，也取决于逆变器能否准确输出电机控制算法所计算出的目标电压。死区的加入导致输出电压非线性，会影响电机低速转矩输出平稳性和转速控制稳定性，是逆变器应用需要解决的重要问题。传统的死区补偿方案忽略了电流过零点处的处理或没有考虑dvdt滤波电路的影响，难以在电流过零点处实现精确补偿。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种考虑输出滤波器的三电平直
‑
交变流器死区补偿方法，考虑LCR滤波电路对非线性死区效应影响，克服了电流过零处和输出端LCR电路对常规死区补偿方法的影响，提高了死区补偿的准确性，大幅改善电流谐波。
[0004]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0005]一种考虑输出滤波器的三电平变流器死区补偿方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、对三电平直
‑
交变流器中的某一相做等效拓扑分析；
[0007]步骤2、根据LCR滤波电路对于IGCT输出电压的影响，建立频域传递函数模型并得到相应的电流时域函数；
[0008]步骤3、根据步骤2得到的电流时域函数，计算电流最大变化值；
[0009]步骤4、采集步骤1等效拓扑中负载电流，根据电压时域函数判断负载电流和步骤3中计算的电流最大变化值的关系，计算死区等效面积，进而得到死区补偿时间，再将补偿时间叠入输出电压中实现补偿。
[0010]而且，所述步骤2得到的电流时域函数为：
[0011][0012]其中，i(t)是由电压阶跃变化引起的电流暂态分量，L为电感，r为电阻，c为电容，t为时间。
[0013]而且，所述步骤3中电流最大变化值的计算方法为：
[0014]当此时刻电流变化幅度达到最大值，
[0015][0016]其中，L为电感，r为电阻，c为电容。
[0017]而且，所述步骤4的具体实现方法为：提取u1和i1传递函数，按阶跃响应取拉氏反变换，得到电压时域函数：
[0018][0019]在0～t
m
时间内u(t)近似线性下降，且下降率k≈1/t
m
，
[0020]当i
L
>i(t)
max
时，补偿时间t
c
≈0；
[0021]当i
L
<i(t)
max
时，
[0022]在0～t1时间内u0的变化为k
·
t1；
[0023]u
01
＝u
dc
‑
k
·
t1[0024][0025]若则Δt＝t
D
‑
t1，死区等效面积为：
[0026][0027]其中，
[0028]若则死区等效面积为：
[0029][0030]按伏秒面积等效，得到i
L
<i(t)
max
时的死区补偿时间
[0031]其中，i
L
为电感L0的负载电流，u0为电阻r和电感L公共点的电压，i(t)
max
为电流最大变化值，L为电感，r为电阻，c为电容，u
01
为t1时刻电压，u
02
为t2时刻电压，t
D
为死区时间，Δt为u0转入线性下降阶段的时间。
[0032]本专利技术的优点和积极效果是：
[0033]将IGCT三电平功率装置与连接到其交流侧的dvdt滤波器一起考虑，从而实现更精确的补偿。对于IGCT三电平变流器的某一相进行分析，根据LCR滤波电路对输出相电压的影响，建立频域传递函数模型并得到相应的电流时域函数；根据电流时域函数，计算电流最大变化值；采集等效拓扑中负载电流，根据电压时域函数判断负载电流和电流最大变化值的关系，计算死区等效面积，进而得到死区补偿时间，再将补偿时间引入输出电压中实现补
偿。本专利技术设计合理，考虑了LCR滤波电路对非线性死区效应影响，解决了常规死区补偿方法在电流过零处补偿欠佳的问题，提高了死区补偿的准确性，大幅改善交流侧电流谐波。同时本专利技术也适用于带输出滤波器的IGBT三电平变流器。
附图说明
[0034]图1为IGCT三电平逆变器主回路拓扑图；
[0035]图2为图1中的其中一相的示意图；
[0036]图3为本专利技术的完整谐振波形图；
[0037]图4为本专利技术分段谐振波形。
[0038]图5为本专利技术电压变化趋势
‑
负载电流过零处示意图；
[0039]图6为本专利技术死区补偿效果对比图。
具体实施方式
[0040]下面以IGCT三电平逆变器为例，结合附图对本专利技术做进一步详述。
[0041]图1为IGCT三电平逆变器主回路拓扑图，通常在输出端配置LCR滤波器抑制输出电压变化率。从被控对象角度来说，其输出电压实际是滤波电感后端的电压u0，与逆变器输出端电压u1并不一致，参见图2。
[0042]一种考虑输出滤波器的三电平变流器死区补偿方法，包括以下步骤：
[0043]步骤1、将逆变器IGCT中的逆变器单相回路转换为等效拓扑。
[0044]在本步骤中，将逆变器IGCT中的逆变器单相回路转换如图2所示的等效拓扑，该等效拓扑结构为：电压输入u
dc
、电压输入
‑
u
dc
，正负电源的公共点为0，开关管V1、开关管V2、开关管V3、开关管V4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电阻r和电容c，电压输入u
dc
连接二极管D1的阴极，二极管D1的阳极连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接电压输入
‑
u
dc
，开关管V1并联在二极管D1的两侧，开关管V2并联在二极管D2的两侧，开关管V3并联在二极管D3的两侧，开关管V4并联在二极管D4的两侧，二极管D5的阴极连接二极管D2的阴极，二极管D5的阳极连接二极管D6的阴极，二极管D6的阳极连接二极管D3的阳极，二极管D2的阳极输出电流i1和电压u1，二极管D2的阳极连接电感L的一端，电感L的另一端分别连接电阻r的一端和电感L0的一端，电阻r和电感L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
若则Δt＝t
D
‑
t1，死区等效面积为：其中，若则死区等效面积为：按伏秒面积等效，得到i
L
<i(t)
max
时的死区补偿时间其中，i
L
为负载侧电感L0的电流即负载电流，u0为电阻r...

【专利技术属性】
技术研发人员：田凯，袁媛，楚子林，俞智斌，王自满，杨敬然，
申请(专利权)人：天津电气科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：