一种h桥逆变系统及其死区补偿装置
阅读说明：本技术 一种h桥逆变系统及其死区补偿装置 (H-bridge inverter system and dead zone compensation device thereof ) 是由 蔡晓杰 于 2020-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种H桥逆变系统及其死区补偿装置。所述适用于H桥逆变的死区补偿装置,其包括：电流检测单元,其用于采样H桥逆变器的电感电流；控制模块,其基于所述采样电流和预先设定的参考电流值产生目标占空比duty；死区补偿模块,其用于检索出N次所述采样电流中的最大值和最小值,并以检索到的所述采样电流中的最大值和最小值作为判断量,输出相应的占空比补偿量Δduty；PWM信号输出模块,其用于将所述目标占空比duty和所述占空比补偿量Δduty叠加,以对所述目标占空比duty进行校正,并输出校正占空比后的PWM信号,以驱动所述H桥逆变器。这样,可以实现H桥逆变器的死区补偿。(The invention discloses an H-bridge inverter system and a dead zone compensation device thereof. The dead zone compensation device suitable for H bridge contravariant, it includes: the current detection unit is used for sampling the inductive current of the H-bridge inverter; a control module generating a target duty cycle based on the sampling current and a preset reference current value; the dead zone compensation module is used for retrieving the maximum value and the minimum value in the sampling current for N times, taking the retrieved maximum value and the retrieved minimum value in the sampling current as judgment quantities, and outputting corresponding duty ratio compensation quantity delta duty; and the PWM signal output module is used for superposing the target duty ratio duty and the duty ratio compensation quantity delta duty so as to correct the target duty ratio duty and output a PWM signal with the corrected duty ratio to drive the H-bridge inverter. In this way, dead-zone compensation of the H-bridge inverter can be achieved.)
【技术领域】
本发明涉及H桥逆变的死区补偿领域，尤其是涉及一种H桥逆变系统及其死区补偿装置。
【背景技术】
在使用双极性调制的桥式电路中，为了防止同一桥臂功率管直通，开关过程都会预留一段死区时间。死区时间保证了功率器件的可靠运行，但是同时也降低了输出电能质量。为了降低死区对输出电能质量的影响，相应的需要增加死区补偿的措施，现有的一些补偿方案都需要增加额外的硬件电路，
因此，不需要额外硬件电路的死区补偿措施有研究的必要。
【
发明内容
】本发明要解决的技术问题在于提供一种H桥逆变系统及其死区补偿装置，其不仅可以对H桥逆变进行死区补偿，而且还不需要增加额外的硬件电路。
为了解决上述问题，根据本发明的第一个方面，本发明提供一种适用于H桥逆变的死区补偿装置，其包括：电流检测单元，其用于采样H桥逆变器的电感电流，并输出反映所述电感电流的采样电流；控制模块，其基于其输入端接收到的所述采样电流和预先设定的参考电流值产生目标占空比duty，并通过其输出端输出该目标占空比duty；死区补偿模块，其用于检索出其输入端接收到的N次所述采样电流中的最大值和最小值，并以检索到的所述采样电流中的最大值和最小值作为判断量，输出相应的占空比补偿量Δduty，其中，N为大于1的自然数；PWM信号输出模块，其输入端与所述控制模块输出端和死区补偿模块的输出端相连，其用于将所述目标占空比duty和所述占空比补偿量Δduty叠加，以对所述目标占空比duty进行校正，并输出校正占空比后的PWM信号，以驱动所述H桥逆变器。
根据本发明的第二个方面，本发明提供一种H桥逆变系统，其包括：H桥逆变器和死区补偿装置。所述死区补偿装置，其包括：电流检测单元，其用于采样H桥逆变器的电感电流，并输出反映所述电感电流的采样电流；控制模块，其基于其输入端接收到的所述采样电流和预先设定的参考电流值产生目标占空比duty，并通过其输出端输出该目标占空比duty；死区补偿模块，其用于检索出其输入端接收到的N次所述采样电流中的最大值和最小值，并以检索到的所述采样电流中的最大值和最小值作为判断量，输出相应的占空比补偿量Δduty，其中，N为大于1的自然数；PWM信号输出模块，其输入端与所述控制模块输出端和死区补偿模块的输出端相连，其用于将所述目标占空比duty和所述占空比补偿量Δduty叠加，以对所述目标占空比duty进行校正，并输出校正占空比后的PWM信号，以驱动所述H桥逆变器。
相对于现有技术，本发明中的H桥逆变系统及其死区补偿装置，可以实现H桥逆变器的死区补偿。
关于本发明的其他目的，特征以及优点，下面将结合附图在
具体实施方式
中详细描述。
【附图说明】
结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：
图1为本发明在一个实施例中的可进行死区补偿的H桥逆变系统的电路示意图；
图2为死区产生示意图；
图3为在一个实施例中未采取死区补偿的H桥逆变器输出的理想电流和实际电流的对比示意图；和
图4为图1所示的死区补偿模块在一个具体实施例中的工作流程图。
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特定特征、结构或特性至少可包含于本发明至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。本发明中的“多个”、“若干”表示两个或两个以上。本发明中的“和/或”表示“和”或者“或”。
请参考图1所示，其为本发明在一个实施例中的可进行死区补偿的H桥逆变系统的电路示意图。图1所示的H桥逆变系统包括H桥逆变器110和死区补偿装置(未标识)。
H桥逆变器110的拓扑结构如图1所示，其中，Vdc为bus电压(或直流侧电压)，Cdc为bus电容(或直流侧滤波与储能电容)；L1和L2为逆变电感，Cf为滤波电容，V1-V4为功率管(或功率开关)，D1-D4为二极管；S1-S4为H桥驱动信号，以分别控制功率管V1-V4的导通和关断；Vg为市电电压，其连接L，N两端。
如前述背景技术所述，为了防止同一桥臂功率管直通，开关过程都会预留一段死区时间。请参考图2所示，其为在一个实施例中基于占空比为Duty_Ideal的PWM信号产生的具有死区时间的S1-S4驱动信号的时序示意图，其中，Td为设定的死区时间，Ts为功率管的驱动开关周期。死区时间保证了功率器件的可靠运行，但是同时也降低了输出电能质量，请参考图3所示，其为在一个实施例中未采取死区补偿的H桥逆变器输出的理想电流和实际电流的对比示意图，实际电流是一个开关周期采样值的等效平均值，可以确认死区引起的实际电流的误差部分即是需要增加死区补偿的阶段，基于此本发明提出了一种新的死区补偿方式。
请继续参考图1所示，本发明中的死区补偿装置包括电流检测单元120、CLA(Control Law Accelerator，集成型控制律加速器协处理器)130、控制模块140、死区补偿模块150和PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号输出模块160。其中，CLA(Control Law Accelerator，集成型控制律加速器协处理器)130、控制模块140、死区补偿模块150和PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号输出模块160位于DSP(digital singnal processor，数字信号处理器)中。
电流检测单元120用于采样所述H桥逆变器110的电感电流，并输出反映所述电感电流的采样电流(或采样电流信号)。在图1所示的具体实施例中，所述电流检测单元120为AC HCT(即交流霍尔电流传感器)；所述电流检测单元120的采样方式可以为AD samping(即模数采样)。
CLA的输入端与电流检测单元120的输出端相连，CLA的输出端与控制模块140的输入端和死区补偿模块150的输入端相连，CLA用于处理其输入端接收到的采样电流，并将处理后的采样电流通过其输出端输出给控制模块140和死区补偿模块150。
控制模块140基于其输入端接收到的采样电流和预先设定的参考电流值产生PWM信号的目标占空比duty，并通过其输出端输出该目标占空比duty，其中，占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。
死区补偿模块150用于检索出其输入端接收到的N次当前采样电流中的最大值和最小值，并以检索到的当前采样电流中的最大值和最小值作为判断量，输出相应的占空比补偿量Δduty，从而实现死区补偿的目的，其中，N为大于1的自然数。
请参考图4所示，其为图1所示的死区补偿模块150在一个具体实施例中的软件流程图(或工作流程图)。在图4所示的实施例中，死区补偿模块150的软件流程包括如下步骤。
步骤410、死区补偿模块150初始赋值。所述死区补偿模块140包括当前采样电流记录最小值和当前采样电流记录最大值，在初始赋值时，可以将当前采样电流记录最小值赋值为0，将当前采样电流记录最大值赋值为ADC(即模数转换器)的量程值，比如使用12bit的ADC模块，ADC量程值为4095。
步骤420、获取CLA提供的N次采样电流中的最小值，并将该最小值记录为当前采样电流记录最小值。在图4所示的具体实施例中，N＝16，可以采用选择排序法获取CLA提供的16次电流采样值的最小值。
步骤430、获取CLA提供的N次采样电流中的最大值，并将该最大值记录为当前采样电流记录最大值。在图4所示的具体实施例中，N＝16，可以采用选择排序法获取CLA提供的16次电流采样值的最大值。
步骤440、判断当前采样电流记录最小值是否大于0，若是(即如果当前采样电流记录最小值大于0)，则进入步骤460，死区补偿模块150输出的占空比补偿量Δduty为Td/Ts；若否，则进入步骤480，死区补偿模块150输出的占空比补偿量Δduty为0，即不需要死区补偿。
步骤450、判断当前采样电流记录最大值是否小于0，若是(即如果当前电流记录最大值小于0)，则进入步骤470，死区补偿模块140输出的占空比补偿量Δduty为-Td/Ts；若否，则进入步骤480，死区补偿模块140输出的占空比补偿量Δduty为0，即不需要死区补偿。
在占空比补偿量Δduty为Td/Ts或-Td/Ts中，Td是为防止H桥逆变器110中同一桥臂功率管(例如，左桥臂中的功率开关V1、V2，右桥臂中的功率开关V3、V4)直通而设定的死区时间；Ts为H桥逆变器110中功率管v1-V4的驱动开关周期。
请继续参考图1所示，PWM信号输出模块160的输入端与控制模块140和死区补偿模块150的输出端相连，所述PWM信号输出模块160将控制模块140输出的目标占空比duty和死区补偿模块140输出的占空比补偿量Δduty叠加，以对目标占空比duty进行校正(或死区补偿)，并输出校正占空比后的PWM信号，以最终驱动H桥逆变器110。
综上所述，本发明中死区补偿装置包括：电流检测单元，其用于采样H桥逆变器的电感电流，并输出反映所述电感电流的采样电流；控制模块，其基于其输入端接收到的所述采样电流和预先设定的参考电流值产生目标占空比duty，并通过其输出端输出该目标占空比duty；死区补偿模块，其用于检索出其输入端接收到的N次所述采样电流中的最大值和最小值，并以检索到的所述采样电流中的最大值和最小值作为判断量，输出相应的占空比补偿量Δduty，其中，N为大于1的自然数；PWM信号输出模块，其输入端与所述控制模块和死区补偿模块的输出端相连，其用于将所述目标占空比duty和所述占空比补偿量Δduty叠加，以对目标占空比duty进行校正，并输出校正占空比后的PWM信号，以驱动所述H桥逆变器。这样，本发明在现有的硬件平台上，通过软件即实现死区补偿，不再需要额外的硬件补偿电路。
在本发明中，“连接”、相连、“连”、“接”等表示电性相连或通信连接的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性或通信连接。本文中的“耦接”是指间接或直接电性的连接，间接的连接可以是经过一个或多个电器件(比如电阻、电容、电感等)电性相连。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
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