專利名稱：雙極性spwm調制方式的自適應死區補償方法
技術領域：
本發明涉及一種雙極性SPWM調制方式的自適應死區補償方法。
背景技術：
在橋式電路中，使用雙極性SPWM調制方式時，為了避免同一橋臂開關直通，通常會在同一橋臂的驅動脈沖中留出死區，這樣就會造成開關管的占空比丟失，使得輸出波形的THD較大，由于在數字控制的雙極性SPWM調制方式中，同一橋臂的上下開關管的死區產生方式實際上是通過將每個驅動的上升沿延遲實現的，所以通常死區補償是通過增大主開關管的驅動脈沖寬度來實現的，通常死區補償方法不能準確定位這兩段不需要死區補償的時間，并且隨著功率的變化也會有較大的變動，導致補償位置不準確，補償效果很不理想。

發明內容
本發明所解決的技術問題是提供一種雙極性SPWM調制方式的自適應死區補償方法。為解決上述的技術問題，本發明采取的技術方案
一種雙極性SPWM調制方式的自適應死區補償方法，其特殊之處在于首先逆變器的一側通過取峰值電路將電感電流的上下包絡線的信號采集到送入DSP控制器，再通過以下步驟實現自適應死區補償，其中與載波相比較的調制信號的數字量為CMP，同一橋臂的上下管的死區時間為deadtime
(1)、當電感電流的上包絡線大于0、下包絡線也大于0時電感電流波形為正，由于死區造成主管的占空比丟失，因此需要加入死區補償，令CMP=CMP+deadtime/2，則可以實現死區的完全補償；
(2)、當電感電流的上包絡線大于0、下包絡線小于0時此時電感電流正向過零，主管的占空比丟失并對波形并無影響，不需要死區補償，CMP=CMP ；
(3)、當電感電流的上包絡線小于0、下包絡線大于0時電感電流正向過零，主管的占空比丟失并對波形并無影響，不需要死區補償，CMP=CMP ；
(4)、當電感電流上包絡線小于0、下包絡線也小于0時此時電感電流波形為負，死區補償方式為CMP=CMP- deadtime/2，則可以實現死區的完全補償。上述的CMP增加deadtime/2時，那么在載波的下降沿驅動信號提前deadtime/2 時間反轉，在載波的上升沿延遲deadtime/2時間翻轉，這樣驅動信號就增加了 deadtime的時間。上述的取峰值電路采用取正峰值電路和取負峰值電路。上述的取正峰值電路為電感電流込經過采樣電路按比例縮小后通過二極管D1、電阻R1分兩路輸出一路經電阻&、直流電源V1、電容C1與放大電路連接，另一路與放大電路連接，放大電路還原后的信號低通濾波器LPF濾波后得到信號V1LP1。上述的取負峰值電路為電感電流込經過采樣電路按比例縮小后通過二極管D2、電阻R3分兩路輸出一路經電阻R3、直流電源\、電容C2與放大電路連接，另一路與放大電路連接，放大電路還原后的信號低通濾波器LPF濾波后得到信號V1LV1。與現有技術相比，本發明在增加簡單的硬件電路基礎上，通過自動找到是否需要死區補償的界限，來實時調整死區補償的位置，能在任何功率下都可以達到理想的死區補償效果的方法。


圖1為SPWM死區產生的示意圖； 圖2為死區補償分界線圖3為本發明的取正峰值電路； 圖4為本發明的取負峰值電路； 圖5為本發明的取峰值電路與系統電路連接框圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。參見圖1，由于在數字控制的雙極性SPWM調制方式中，同一橋臂的上下開關管的死區產生方式實際上是通過將每個驅動的上升沿延遲實現的，所以通常死區補償是通過增大主開關管的驅動脈沖寬度來實現的。參見圖2，在雙極性的SPWM調制方式中，并不是在整個正弦波的周期內都需要死區補償的，在過零處附近的一段時間內(主控管導通前、電感電流反相續流還未結束)，是不需要死區補償的，而這段時間的長短和濾波電感的大小以及電流的大小有關，通常死區補償方法不能準確定位這兩段不需要死區補償的時間，并且隨著功率的變化也會有較大的變動，導致補償位置不準確，補償效果很不理想。現定義，與載波相比較的調制信號的數字量為CMP，同一橋臂的上下管的死區時間為 deadtime。分析電流波形以及需要加入死區補償的位置可以得到，在電感電流波形的上下包絡線全部大于0或者全部小于0的時候是需要加入死區的補償的位置，而電感電流波形的上下包絡線一個大于0另一個小于0的時候是不需要死區補償的，因此，對電感電流做一個取峰值電路(上峰值和下峰值)，例如圖3，將電感電流的上下包絡線的正負信號送入DSP 中，根據這兩個信號就可以實現雙極性SPWM的自適應死區補償。具體實現步驟如下
(1)、當電感電流的上包絡線大于0、下包絡線也大于0時此時電感電流波形為正，根據分析知道由于死區造成主管的占空比丟失，因此需要加入死區補償，這時，令 CMP=CMP+deadtime/2,則可以實現死區的完全補償；
(2)、當電感電流的上包絡線大于0、下包絡線小于0時此時電感電流正向過零， 根據分析此時主管的占空比丟失并對波形并無影響，所以這段時間內不需要死區補償， CMP=CMP ；
(3)、當電感電流的上包絡線小于0、下包絡線大于0時同樣也不需要死區補償；
(4)、當電感電流上包絡線小于0、下包絡線也小于0時此時電感電流波形為負，此時死區補償方式為CMP=CMP- deadtime/2，則可以實現死區的完全補償。
由于調制波會與載波的上升沿以及下降沿均相交，所以當CMP增加deadtime/2 時，那么在載波的下降沿驅動信號提前deadtime/2時間反轉，在載波的上升沿延遲 deadtime/2時間翻轉，這樣驅動信號就剛好增加了 deadtime的時間。為了避免在分界線處突然加入死區補償引起的波形振蕩，可以將死區補償的數字量分幾個開關周期漸漸加進去。上述的取峰值電路采用取正峰值電路和取負峰值電路。取正峰值電路能夠得到輸入信號(即圖2中所示的電感電流)的上包絡線，同樣，取負峰值電路能夠得到輸入信號的下包絡線。例如圖3和圖4所示的電路，即為一種常用的取正峰值電路和取負峰值電路。在圖3中，電感電流込經過采樣電路以一定比例(圖3中的k)縮小后后通過二極管D1向電容C1充電，由于有二極管的阻擋，一旦輸入的L大于電容C1的電壓就會向電容C1充電，電容C1的電壓只能通過電阻&放電，其中&與C1并聯，可以適當選取&的阻值，比如&=100k，使得電容C2的電壓放電時候既不會太快也不會太慢。 其中V1是為了在L的負半波時為了使電容放電更快，其大小應該至少大于l·信號的最大值。從Cl出來的信號通過模塊Ι/k還原比例，然后通過一個低通濾波器LPF濾波后得到信號 VlLPl。參見圖4為取負峰值電路，電感電流信號通過采樣比例k縮小后，經過二極管D2和電阻R3為電容C2充電，其中R4為電容C2的放電回路電阻，與C2并聯，之后經過Ι/k將信號還原，然后經過低通濾波器LPF濾波后得到VlLVl。參見圖5，將電感電流采樣后分別送給取正峰值電路和取負峰值電路，將得到的信號送入DSP控制器。
權利要求
1.一種雙極性SPWM調制方式的自適應死區補償方法，其特征在于首先逆變器的一側通過取峰值電路將電感電流的上下包絡線的信號采集到送入DSP控制器，再通過以下步驟實現自適應死區補償，其中與載波相比較的調制信號的數字量為CMP，同一橋臂的上下管的死區時間為deadtime (1)、當電感電流的上包絡線大于0、下包絡線也大于0時電感電流波形為正，由于死區造成主管的占空比丟失，因此需要加入死區補償，令CMP=CMP+deadtime/2，則可以實現死區的完全補償；(2)、當電感電流的上包絡線大于0、下包絡線小于0時此時電感電流正向過零，主管的占空比丟失并對波形并無影響，不需要死區補償，CMP=CMP ；(3)、當電感電流的上包絡線小于0、下包絡線大于0時電感電流正向過零，主管的占空比丟失并對波形并無影響，不需要死區補償，CMP=CMP ；(4)、當電感電流上包絡線小于0、下包絡線也小于0時此時電感電流波形為負，死區補償方式為CMP=CMP- deadtime/2，則可以實現死區的完全補償。
2.根據權利要求1所述的雙極性SPWM調制方式的自適應死區補償方法，其特征在于 所述的CMP增加deadtime/2時，那么在載波的下降沿驅動信號提前deadtime/2時間反轉， 在載波的上升沿延遲deadtime/2時間翻轉，這樣驅動信號就增加了 deadtime的時間。
3.根據權利要求1或2所述的雙極性SPWM調制方式的自適應死區補償方法，其特征在于所述的取峰值電路采用取正峰值電路和取負峰值電路。
4.根據權利要求3所述的雙極性SPWM調制方式的自適應死區補償方法，其特征在于 所述的取正峰值電路為電感電流l·經過采樣電路按比例縮小后通過二極管D1、電阻隊分兩路輸出一路經電阻R2、直流電源V1、電容C1與放大電路連接，另一路與放大電路連接，放大電路還原后的信號低通濾波器LPF濾波后得到信號V1LP1。
5.根據權利要求3所述的雙極性SPWM調制方式的自適應死區補償方法，其特征在于 所述的取負峰值電路為電感電流l·經過采樣電路按比例縮小后通過二極管D2、電阻民分兩路輸出一路經電阻民、直流電源V2、電容C2與放大電路連接，另一路與放大電路連接，放大電路還原后的信號低通濾波器LPF濾波后得到信號VlLVl。
全文摘要
本發明涉及一種雙極性SPWM調制方式的自適應死區補償方法。通常死區補償方法不能準確定位這兩段不需要死區補償的時間，并且隨著功率的變化也會有較大的變動，導致補償位置不準確，補償效果很不理想。本發明逆變器的一側通過取峰值電路將電感電流的上下包絡線的信號采集到送入DSP控制器，再通過以下步驟實現自適應死區補償，其中與載波相比較的調制信號的數字量為CMP，同一橋臂的上下管的死區時間為deadtime，根據電感電流的上包絡線和下包絡線的值判斷是否進行死區補償。本發明在增加簡單的硬件電路基礎上，通過自動找到是否需要死區補償的界限，來實時調整死區補償的位置，能在任何功率下都可以達到理想的死區補償效果的方法。
文檔編號H02M7/5387GK102522912SQ20121000268
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者倪嘉, 郭英, 陳橋梁 申請人:西安龍騰新能源科技發展有限公司