CN115833688B - 死区补偿方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种死区补偿方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，该方法包括：获取死区补偿时间设定值，以及逆变器中各相开关单元的动作时序；根据动作时序，以及预设的动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，确定各相的相电流极性变化情况；根据各相电流极性变化情况，以及死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。采用上述方法，无需进行逆变器相电流极性的检测，即可得到可以减弱死区效应的目标导通时间，有利于提升逆变器的死区补偿精度，提升补偿效果。

Description

死区补偿方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质
技术领域
本申请涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种死区补偿方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
背景技术
逆变器是将直流电能变成定频定压或调频调压的交流电能的转换器，通常作为驱动部应用于电机***。为了防止逆变器中同一桥臂的上半桥和下半桥同时导通，导致功率元件烧毁，需要在桥臂的上下开关单元的控制过程中加入一定的死区时间。但是，死区时间的置入会使得逆变器输出电压基波分量减小、输出电流波形畸变及输出转矩脉动。因此，需要采取一定的补偿措施来减少死区效应的影响。
传统的死区补偿方法，通过实时检测逆变器各相桥臂电流的极性，并根据极性对应调节开关单元的导通和关断时间。然而，由于PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)噪声、零电流钳位效应以及软件延时等因素的影响，电流极性的检测精度受限，采用传统的死区补偿方法，经常会发生误补偿。因此，传统的死区补偿方法，具有补偿效果差的缺点。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种死区补偿方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，提升逆变器的死区补偿效果。
第一方面，本申请提供了一种死区补偿方法。所述方法包括：
获取死区补偿时间设定值，以及逆变器中各相开关单元的动作时序；
根据所述动作时序，以及预设的动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，确定各相的相电流极性变化情况；
根据各所述相电流极性变化情况，以及所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
上述死区补偿方法，通过建立动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，并根据各相开关单元的动作时序确定相电流极性变化情况，再结合各相电流极性变化情况，以及死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间，相当于无需进行逆变器相电流极性的检测，即可得到可以减弱死区效应的目标导通时间，有利于提升逆变器的死区补偿精度，提升补偿效果。
在其中一个实施例中，所述相电流极性变化情况包括以下三项中的任意一项：
相电流极性不发生变化，且相电流极性为正；
相电流极性不发生变化，且相电流极性为负；
相电流极性发生变化。
上述实施例中，给出了相电流极性变化情况的多种形式，可以便于用户根据逆变器的结构特征，灵活地建立动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，有利于扩展死区补偿方法的应用场景。
在其中一个实施例中，所述相电流极性变化情况包括：相电流极性不发生变化，且相电流极性为正，以及相电流极性不发生变化，且相电流极性为负；所述根据各所述相电流极性变化情况，以及所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间，包括：
若所述相电流极性不发生变化，且相电流极性为正，则在原始导通时间的基础上，加上所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间；
若所述相电流极性不发生变化，且相电流极性为负，则在原始导通时间的基础上，减去所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
上述实施例中，在相电流极性不发生变化时，根据相电流极性，以及死区补偿时间设定值，确定对应相开关单元的目标导通时间，相当于根据各相的实际情况有差别地进行死区补偿，有利于提高死区补偿方法的补偿效果。
在其中一个实施例中，所述逆变器为三相逆变器，所述相电流极性变化情况包括相电流极性发生变化；所述根据各所述相电流极性变化情况，以及所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间，包括：
基于空间矢量脉宽调制方法，确定作用于对应相的相邻非零基本空间电压矢量；
获取各所述非零基本空间电压矢量的作用时间，并根据各所述非零基本空间电压矢量的作用时间，以及所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
上述实施例中，基于空间矢量脉宽调制方法，根据作用于对应相的相邻非零基本空间电压矢量的作用时间，确定对应相开关单元的目标导通时间，一方面，方法简单，有利于提高死区补偿的工作效率；另一方面，对相电流极性发生变化的对应相进行渐进补偿，可以在提高死区补偿效果的同时，维持电机***的运行稳定性。
在其中一个实施例中，所述获取死区补偿时间设定值之前，还包括：
基于电机***的工作参数，确定死区补偿时间设定值。
上述实施例中，在获取死区补偿时间设定值之前，先基于电机***的工作参数，确定死区补偿时间设定值，可以确保死区补偿时间设定值与实际死区时间的匹配度，进而提高死区补偿的效果。
在其中一个实施例中，所述逆变器应用于永磁同步电机***；所述基于电机的工作参数，确定死区补偿时间设定值，包括：
获取永磁同步电机***的工作参数，并根据所述工作参数计算得到所述永磁同步电机的实际电压；
获取所述永磁同步电机***的指令电压，并根据所述实际电压和所述指令电压计算得到误差电压；
根据所述误差电压确定死区补偿时间设定值。
上述实施例中，基于扰动观测器，结合永磁同步电机的工况，根据误差电压确定死区补偿时间设定值，相当于综合考虑了开关单元导通关断的延迟时间、管压降、温度等的影响，有利于进一步提高死区补偿时间设定值与实际死区时间的匹配度，提升死区补偿的补偿精度。
在其中一个实施例中，所述永磁同步电机***的实际电压是指所述永磁同步电机***中永磁同步电机的q轴电压。
上述实施例中，使用q轴电压确定死区补偿时间设定值，得益于q轴电压的稳定性，可以确保死区补偿时间设定值的计算精度。
第二方面，本申请提供了一种死区补偿装置。所述装置包括：
获取模块，用于获取死区补偿时间设定值，以及逆变器中各相开关单元的动作时序；
相电流极性确定模块，用于根据所述动作时序，以及预设的动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，确定各相的相电流极性变化情况；
目标导通时间确定模块，用于根据各所述相电流极性变化情况，以及所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
在其中一个实施例中，所述相电流极性变化情况包括以下三项中的任意一项：相电流极性不发生变化，且相电流极性为正；相电流极性不发生变化，且相电流极性为负；相电流极性发生变化。
在其中一个实施例中，所述相电流极性变化情况包括：相电流极性不发生变化，且相电流极性为正，以及相电流极性不发生变化，且相电流极性为负；所述目标导通时间确定模块具体用于：
若所述相电流极性不发生变化，且相电流极性为正，则在原始导通时间的基础上，加上所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间；
若所述相电流极性不发生变化，且相电流极性为负，则在原始导通时间的基础上，减去所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
在其中一个实施例中，所述逆变器为三相逆变器，所述相电流极性变化情况包括相电流极性发生变化；所述目标导通时间确定模块还用于：基于空间矢量脉宽调制方法，确定作用于对应相的相邻非零基本空间电压矢量；获取各所述非零基本空间电压矢量的作用时间，并根据各所述非零基本空间电压矢量的作用时间，以及所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
在其中一个实施例中，所述死区补偿装置还包括：
死区补偿时间设定值确定模块，用于基于电机***的工作参数，确定死区补偿时间设定值。
在其中一个实施例中，所述逆变器应用于永磁同步电机***；所述死区补偿时间设定值确定模块具体用于：获取永磁同步电机***的工作参数，并根据所述工作参数计算得到所述永磁同步电机的实际电压；获取所述永磁同步电机***的指令电压，并根据所述实际电压和所述指令电压计算得到误差电压；根据所述误差电压确定死区补偿时间设定值。
在其中一个实施例中，所述永磁同步电机***的实际电压是指所述永磁同步电机***中永磁同步电机的q轴电压。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取死区补偿时间设定值，以及逆变器中各相开关单元的动作时序；
根据所述动作时序，以及预设的动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，确定各相的相电流极性变化情况；
根据各所述相电流极性变化情况，以及所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取死区补偿时间设定值，以及逆变器中各相开关单元的动作时序；
根据所述动作时序，以及预设的动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，确定各相的相电流极性变化情况；
根据各所述相电流极性变化情况，以及所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取死区补偿时间设定值，以及逆变器中各相开关单元的动作时序；
根据所述动作时序，以及预设的动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，确定各相的相电流极性变化情况；
根据各所述相电流极性变化情况，以及所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
附图说明
图1为一个实施例中死区补偿方法的流程图；
图2为另一个实施例中死区补偿方法的流程图；
图3为一个实施例中根据各相电流极性变化情况，以及死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间的流程图；
图4为一个实施例中基于SVPWM调制方法的电压矢量空间示意图；
图5为又一个实施例中死区补偿方法的流程图；
图6为一个实施例中基于电机***的工作参数，确定死区补偿时间设定值的流程图；
图7为一个实施例中永磁同步电机***的控制原理示意图；
图8为一个实施例中实际死区时间的计算值波形图；
图9为一个实施例中进行死区补偿前的相电流波形图；
图10为一个实施例中进行死区补偿后的相电流波形图；
图11为一个实施例中死区补偿装置的组成框图；
图12为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
本申请提供的死区补偿方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，可以应用于使用逆变器作为驱动部的***，包括但不限于各类电机***。例如，永磁同步电机***或磁阻同步电机***等。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种死区补偿方法，包括步骤S102至步骤S106。
步骤S102：获取死区补偿时间设定值，以及逆变器中各相开关单元的动作时序。
其中，死区补偿时间设定值是指预设的死区补偿时间。逆变器中各相开关单元的动作时序，是指逆变器中各相开关单元所对应的驱动单元，输出驱动信号的先后顺序。该驱动信号用于驱动对应开关单元导通或关断。
具体的，基于历史数据或控制信号延迟特性，可以确定一个控制周期中，同一桥臂上下开关单元同时关断的死区时间，并根据该死区时间，确定死区补偿时间设定值。例如，可以将死区时间等同于死区补偿时间设定值，也可以在死区时间的基础上，考虑安全裕度，通过设定偏差值或偏差系数，得到死区补偿时间设定值。
进一步的，根据逆变器中各相驱动单元的驱动信号输出时刻，可以确定对应相开关单元的动作时序。此外，控制装置获取死区补偿时间设定值，以及逆变器中各相开关单元的动作时序的具体方式，可以是主动获取，也可以是被动接收。
需要说明的是，本申请中的逆变器，为包含多个桥臂的多相逆变器，例如两相逆变器或三相逆变器。为便于理解，下面均以逆变器为三相逆变器的情况为例进行说明。
步骤S104：根据动作时序，以及预设的动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，确定各相的相电流极性变化情况。
其中，相电流极性变化情况包括相电流极性，以及相电流极性的变化情况。相电流极性包括正和负；相电流极性的变化情况，包括相电流极性不发生变化和发生变化。进一步的，相电流极性可以是指上桥臂相电流极性或下桥臂相电流极性。如上文所述，同一时刻，同一桥臂的上下开关单元不会同时导通，基于此，可以用上桥臂相电流极性或下桥臂相电流极性表征该相的相电流极性。
具体的，根据各相开关单元的动作时序，以及预设的动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，可以确定各相的相电流极性变化情况。
在一个实施例中，相电流极性变化情况包括以下三项中的任意一项：相电流极性不发生变化，且相电流极性为正；相电流极性不发生变化，且相电流极性为负；相电流极性发生变化。
可以理解，一个控制周期内，若驱动单元始终驱动上桥臂开关单元导通，则对应相的相电流极性为正；若驱动单元始终驱动上桥臂开关单元关断，则对应相的相电流极性为负；若驱动单元驱动上桥臂开关单元的导通状态发生变化，则对应相的相电流极性也将发生变化。
具体的，可以根据逆变器的结构特征，建立动作时序与相电流极性变化情况的对应关系。例如，对于三相逆变器，可以将相电流极性为正的对应相作为第一个动作相，将相电流极性发生变化的对应相作为第二个动作相，将相电流极性为负的对应相作为第三个动作相。
上述实施例中，给出了相电流极性变化情况的多种形式，可以便于用户根据逆变器的结构特征，灵活地建立动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，有利于扩展死区补偿方法的应用场景。
步骤S106：根据各相电流极性变化情况，以及死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
其中，对应相开关单元可以是指对应相的上桥臂开关单元或下桥臂开关单元。上桥臂开关单元的导通状态与下桥臂开关单元的导通状态互补。因此，可以通过控制上桥臂开关单元或下桥臂开关单元的导通时间，实现死区补偿。
具体的，根据各相电流极性变化情况，可以得到死区时间的置入对该相开关单元导通时间产生的影响，若死区时间的置入导致该相开关单元的导通时间减少，则在原始导通时间的基础上，加上死区补偿时间设定值，得到目标导通时间；若死区时间的置入导致该相开关单元的导通时间延长，则在原始导通时间的基础上，减去死区补偿时间设定值，得到目标导通时间。再基于目标导通时间，对对应的开关单元进行通断控制，可以降低死区效应的影响。可以理解，上文中的原始导通时间，是指不考虑死区补偿时的导通时间。
上述死区补偿方法，通过建立动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，并根据各相开关单元的动作时序确定相电流极性变化情况，再结合各相电流极性变化情况，以及死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间，相当于无需进行逆变器相电流极性的检测，即可得到可以减弱死区效应的目标导通时间，有利于提升逆变器的死区补偿精度，提升补偿效果。
在一个实施例中，步骤S106包括：根据各相电流极性变化情况，确定正负相电流的持续时间；根据正负相电流的持续时间，以及死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
其中，正负相电流的持续时间是指，一个周期内，在驱动信号的作用下，逆变器中某一相相电流为正的持续时间，以及相电流为负的持续时间。
具体的，可以根据各相电流极性变化情况，确定正负相电流的持续时间：若相电流极性不发生变化，且相电流极性为正，则正相电流的持续时间为1(对应的时长小于或等于一个周期的时长)，负相电流的持续时间为0；若相电流极性不发生变化，且相电流极性为负，则正相电流的持续时间为0，负相电流的持续时间为1；若相电流极性发生变化，则需根据极性变化趋势和变化时刻，确定正负相电流持续时间。
进一步的，可以根据正负相电流的持续时间，可以计算得到动态补偿参数，再根据动态补偿参数和死区补偿时间设定值，在原始导通时间的基础上，加上死区补偿时间设定值与动态补偿参数的乘积，即可得到对应相开关单元的目标导通时间。动态补偿参数K的计算公式为：K＝(t1-t2)/(t1+t2)。其中，t1为正相电流持续时间，t2为负相电流持续时间。
需要说明的是，正负相电流的作用时间的获取方式并不唯一，例如可以通过获取驱动信号，并根据驱动信号的类型和变化时刻确定，也可以基于空间矢量脉宽调制方法，根据相邻非零电压矢量的作用时间确定。
上述实施例中，根据正负相电流的持续时间，以及死区补偿时间设定值，确定对应相开关单元的目标导通时间，相当于根据各相的实际情况进行动态死区补偿，有利于提高死区补偿方法的补偿效果。
在一个实施例中，如图2所示，步骤S106包括步骤S202和步骤S204。
步骤S202：若相电流极性不发生变化，且相电流极性为正，则在原始导通时间的基础上，加上死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
步骤S204：若相电流极性不发生变化，且相电流极性为负，则在原始导通时间的基础上，减去死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
具体的，以对应相开关单元为对应相的上桥臂开关单元的情况为例。死区时间置入后，对于逆变器中的任意一相，当相电流极性为正时，对应相开关单元的导通时间会缩短，即该相的上桥臂开关单元和下桥臂开关单元会在该死区时间内同时关断。开关单元同时关断期间，相电流会经下桥臂开关单元内的二极管续流，上桥臂开关单元的导通时间实际上缩短了，因此只需在上桥臂开关单元的原始导通时间的基础上，加上死区补偿时间即可降低死区效应的影响。当相电流极性为负时，上下桥臂开关单元同时关断的死区时间内，相电流会经上桥臂开关单元内的二极管续流，上桥臂开关单元的导通时间实际上延长了，因此只需在上桥臂开关单元的原始导通时间的基础上，减去死区补偿时间设定值，即可降低死区效应的影响。
基于此，可以根据步骤S104中确定的各相的相电流极性变化情况，进行有差别的死区补偿：若相电流极性不发生变化，且相电流极性为正，则在原始导通时间的基础上，加上死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间；若相电流极性不发生变化，且相电流极性为负，则在原始导通时间的基础上，减去死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
上述实施例中，在相电流极性不发生变化时，根据相电流极性，以及死区补偿时间设定值，确定对应相开关单元的目标导通时间，相当于根据各相的实际情况有差别地进行死区补偿，有利于提高死区补偿方法的补偿效果。
在一个实施例中，逆变器为三相逆变器，相电流极性变化情况包括相电流极性发生变化。在该实施例的情形下，如图3所示，步骤S106包括步骤S302和步骤S304。
步骤S302：基于空间矢量脉宽调制方法，确定作用于对应相的相邻非零基本空间电压矢量。
其中，空间矢量脉宽调制方法(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)利用空间电压矢量直接生成三相PWM波，计算简单，被广泛应用于电机***。
具体的，三相逆变器三个桥臂共有六个开关单元，这六个开关单元组合起来(同一个桥臂的上下半桥的信号相反)共有8种安全的开关状态。其中，1表示上桥臂开关单元导通，对应下桥臂开关单元关断；0表示上桥臂开关单元关断，对应下桥臂开关单元导通。(000)和(111)这两种开关状态在电机驱动中不会产生有效电流，为零矢量，另外六种开关状态分别对应六个非零基本空间电压矢量。如图4所示，六个非零基本空间电压矢量将360度的电压空间分为六个扇区，每个扇区的圆心角均为60度。利用这六个基本有效矢量和两个零量，可以合成电压空间内的任何电压矢量。
工作过程中，可以获取电机转子的位置信息，并根据电机转子的位置信息，确定当前电压矢量在电压空间中的位置，进而确定作用于对应相的相邻非零基本空间电压矢量。例如，当电机转子的位置信息对应第Ⅰ扇区时，则作用于对应相的相邻非零基本空间电压矢量为V4和V6。其中，电机转子的位置信息可以是电机转子的角度信息。
步骤S304：获取各非零基本空间电压矢量的作用时间，并根据各非零基本空间电压矢量的作用时间，以及死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
具体的，可以根据电机转子的位置信息，确定当前电压矢量Vs在电压空间的实时位置，进而确定电压矢量Vs与两个相邻非零基本空间电压矢量的相对位置，得到各非零基本空间电压矢量的作用时间。再结合相邻非零基本空间电压矢量中对应相开关状态的变化情况，确定对应相的正负相电流持续时间：将对应相中开关状态为1的非零基本空间电压矢量的作用时间，确定为正相电流的持续时间，将对应相中开关状态为0的非零基本空间电压矢量的作用时间，确定为负相电流的持续时间。最后再基于正负相电流对开关单元实际导通时间的影响，以及死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
以电压矢量Vs处于第Ⅰ扇区的情况为例。逆时针旋转时，基本空间电压矢量V4(100)的作用时间逐渐减少，V6(110)的作用时间逐渐增加，B相上桥臂开关状态从0到1，有效开启时间逐渐增加，相电流极性由负逐渐变为正；顺时针旋转时，基本空间电压矢量V6(110)的作用时间逐渐减少，V4(100)的作用时间逐渐增加，B相上桥臂开关状态从1到0，有效开启时间逐渐减少，电流由正逐渐变为负。基于此，引入动态补偿系数，再根据动态补偿系数和死区补偿时间设定值，在原始导通时间的基础上，加上死区补偿时间设定值与动态补偿系数的乘积，即可得到对应相开关单元的目标导通时间。
其中，动态补偿系数根据相邻非零基本空间电压矢量的作用时间计算得到。例如，电压矢量Vs处于第Ⅰ扇区时，动态补偿系数P的计算公式为：P＝(T6-T4)/(T6+T4)。其中，T4为电压矢量V4的作用时间，T6为电压矢量V6的作用时间。
上述实施例中，基于空间矢量脉宽调制方法，根据作用于对应相的相邻非零基本空间电压矢量的作用时间，确定对应相开关单元的目标导通时间，一方面，方法简单，有利于提高死区补偿的工作效率；另一方面，通过引入动态补偿系数，对相电流极性发生变化的对应相进行渐进补偿，可以在提高死区补偿效果的同时，维持电机***的运行稳定性。
在一个实施例中，如图5所示，获取死区补偿时间设定值之前，还包括步骤S101：基于电机***的工作参数，确定死区补偿时间设定值。
其中，电机***包括电机本身、控制部，以及作为电机驱动部的逆变器等。对应的，电机***的工作参数，包括电机、控制部和逆变器的工作参数。
具体的，基于电机***的工作参数，确定死区补偿时间设定值的具体方式并不唯一。例如，可以通过获取驱动信号的波形，根据驱动信号的上升时间确定死区补偿时间设定值，也可以根据逆变器中驱动芯片的延迟特性，确定死区补偿时间设定值。
进一步的，基于电机***的工作参数，确定死区补偿时间设定值的时机也不唯一。例如，可以每周、每天或每小时更新一次死区补偿时间设定值，也可以实时更新死区补偿时间设定值。实时更新死区补偿时间设定值的情况下，可以基于上一PWM控制周期中，电机***的工作参数，确定当前周期的死区补偿时间设定值。
上述实施例中，在获取死区补偿时间设定值之前，先基于电机***的工作参数，确定死区补偿时间设定值，可以确保死区补偿时间设定值与实际死区时间的匹配度，进而提高死区补偿的效果。
在一个实施例中，逆变器应用于永磁同步电机***。在该实施例的情形下，如图6所示，步骤S101包括步骤S602至步骤S606。
步骤S602：获取永磁同步电机***的工作参数，并根据该工作参数计算得到永磁同步电机的实际电压。
其中，永磁同步电机的实际电压可以用d轴电压或q轴电压表征。
具体的，永磁同步电机在同步旋转坐标系下的电压方程为：
式中，ud和uq分别为d轴电压和q轴电压；id和iq分别为d轴电流和q轴电流；Ld和Lq分别为d轴电感和q轴电感；R为定子绕组相电阻；ω为转子角速度；ψf为转子永磁体磁链。其中，d轴也称直轴，是永磁同步电机的转子磁极的中心轴线，方向从S极指向N极；q轴也称交轴，垂直于d轴。
在一个实施例中，永磁同步电机***的实际电压是指永磁同步电机***中永磁同步电机的q轴电压。实际运行过程中，永磁同步电机的d轴电压比q轴电压波动大，并且在表贴电机控制过程中，低速轻载时实际的d轴电压通常在零附近波动，将导致计算误差较大，因此，为确保死区补偿时间设定值的计算精度，使用q轴电压确定死区补偿时间设定值。
步骤S604：获取永磁同步电机***的指令电压，并根据实际电压和指令电压计算得到误差电压。
其中，电机控制部通常包括控制模组和调制模组。上文中涉及的SVPWM属于调制模组，电流环PI调节属于控制模组。控制模组用于得到指令电压确定输出电压矢量的幅值和相位。调制模组用于通过调制将输出电压矢量转变为PWM信号输出至电机。基于此，永磁同步电机***的指令电压，是指永磁同步电机***中PI控制器的指令电压。
具体的，在电流环中，PI控制器为了消除死区，会产生误差电压uqerr和uderr，并将uderr加在d轴指令电压上，将uqerr加在q轴指令电压/>上，即d轴电压指令/>与实际d轴电压ud之间存在误差电压uderr，q轴电压指令/>与实际q轴电压uq之间存在误差电压uqerr，可据此计算出误差电压：
式中，uderr和uqerr分别为d轴误差电压和q轴误差电压。
步骤S606：根据误差电压确定死区补偿时间设定值。
具体的，对误差电压进行比例积分控制可以计算出前一控制周期的实际死区时间，再根据实际死区时间，即可确定更新后的死区补偿时间设定值。例如，可以将死区补充时间设定值等同于实际死区时间，也可以在实际死区时间的基础上，考虑安全裕度，通过设定偏差值或偏差系数，得到死区补偿时间设定值。
进一步的，以q轴误差电压为例，根据误差电压计算得到实际死区时间的公式为：
Td0＝Kp*uqerr+(Ki*uqerr+Z(k-1)) (5)
Z(k-1)＝Ki*uqerr(k-1)+Z(k-2) (6)
其中，Td0为实际死区时间；Kp为比例系数；Ki为积分系数；Kp，Ki>0；Z(k-1)为第k-1次积分值，Z的初始值Z(0)＝0。
上述实施例中，基于扰动观测器，结合永磁同步电机的工况，根据误差电压确定死区补偿时间设定值，相当于综合考虑了开关单元导通关断的延迟时间、管压降、温度等的影响，有利于进一步提高死区补偿时间设定值与实际死区时间的匹配度，提升死区补偿的补偿精度。
为便于理解，下面结合图4、图7-图10，对死区补偿方法进行详细说明。
在一个实施例中，逆变器为应用于永磁同步电机***的三相逆变器。如图7所示，永磁同步电机***包括连接永磁同步电机的控制部和驱动部，以及连接驱动部的直流电源DC和稳压电容C1。
其中，控制部包括控制模组和调制模组。控制模组包括PI控制器、采样单元和坐标变换单元，如A相电流Ia、B相电流Ib、电机的转子角度theta以及转子角速度ω等参数对应的采样单元，以及abc-αβ坐标变换单元和αβ-dq坐标变换单元。具体的，对Ia、Ib进行三相坐标abc到两相静止坐标αβ的坐标变换，可以得到静态电流iα和iβ。对iα和iβ进行两相静止坐标αβ到两相旋转坐标dq的坐标变换，可以获得旋转坐标电流id和iq。再将id和iq分别与给定的指令电流 比较，将其误差分别给到对应轴的PI控制器，PI控制器会输出各自对应的指令电压/>和/>将指令电压/>和/>实际旋转电流id和iq以及电机转子角速度ω送入误差电压计算单元，根据(1)-(4)式，可以计算得到误差电压uderr和uqerr，由于电机参数R、Ld、Lq以及ψf会随着电机的运行工况及温度发生变化，因此，可以通过电机参数计算单元实时采集和计算电机的参数，用于误差电压的计算。
计算得到实时的误差电压后，可以将误差电压uderr和uqerr分别注入下一控制周期对应的指令电压和/>中，进行死区补偿。也可以将误差电压uderr和uqerr，送入死区时间计算单元，根据式(5)和(6)计算得到实际死区时间Td0，并将该实际死区时间Td0确定为下一控制周期的死区补偿时间设定值。如图8所示，为实际死区时间的计算值，由图8可知，实际死区时间为us量级，且呈周期变化。上述实际死区时间Td0的计算过程，综合考虑了开关单元导通关断的延迟时间、管压降、温度等因素的影响，有利于提高死区补偿时间设定值与死区时间的匹配度，做到对死区的精确补偿，进而提升死区补偿效果。
进一步的，调制模组基于SVPWM原理，通过控制三相逆变器各桥臂开关单元的导通实现，进行死区补偿。
具体的，三相逆变器三个桥臂共有六个开关单元，因此，这六个开关单元组合起来(同一个桥臂的上下半桥的信号相反)共有8种安全的开关状态。其中，1表示上桥臂开关单元开启，对应下桥臂开关单元关断；0表示上桥臂开关单元关断，对应下桥臂开关单元开启。(000)和(111)这两种开关状态在电机驱动中不会产生有效电流，为零矢量，另外六种开关状态分别对应六个非零基本空间电压矢量。如图4所示，六个非零基本空间电压矢量将360度的电压空间分为六个扇区，每个扇区的圆心角均为60度。利用这六个基本有效矢量和两个零量，可以合成电压空间内的任何电压矢量。根据电机转子的角度，可以确定当前电压矢量在电压空间中的位置，进而确定作用于对应相的相邻非零基本空间电压矢量。
以电压矢量Vs处于第Ⅰ扇区的情况为例，在该实施例的情形下，作用于对应相的相邻非零基本空间电压矢量为V4和V6。
基于伏秒平衡原理：
V4*T4+V6*T6＝Vs*Ts (7)
其中，T4和T6分别为两个非零基本空间电压矢量V4和V6在一个PWM周期Ts内的作用时间。在理想情况下，逆变器各相的上桥臂开关单元在一个PWM周期内的导通时间Ta，Tb和Tc分别为：
当加入一段死区时间Td后，对于A相，当其相电流极性为正时，上桥臂开关单元S1的导通时间会缩短Td，即：上桥臂开关单元S1和下桥臂开关单元S4会在Td时间内同时关断，并且同时关断期间，相电流会经S4内的二极管续流，S1的导通时间实际上缩短了Td，因此，在原始导通时间Ta的基础上加上死区补偿时间设定值Td0，进行死区补偿。当A相电流为负时，在S1和S4同时关断的Td时间内，电流经S1驱动单元内的二极管续流，S1的实际导通时间会延长Td，因此在原始导通时间Ta的基础上减去死区补偿时间设定值Td0，进行死区补偿。B相和C相的补偿与A相类似，此处不再赘述。可以理解，Td0与Td的差异越小，补偿效果越好。将上一周期的实际死区时间Td0作为当前周期的死区补偿时间设定值，可以提高死区补偿时间设定值与实际死区时间的匹配度，提升死区补偿的补偿精度。
为避免低频轻载时难以检测电流极性，对各相开关单元的动作时序进行设计，建立动作时序与相电流极性变化情况的对应关系：第一个动作的开关单元所在桥臂相电流极性不发生变化，且相电流极性为正；第二个动作的开关单元所在桥臂相电流极性发生变化；第三个动作的开关单元所在桥臂相电流极性不发生变化，且相电流极性为负。在控制过程中，获取各相开关单元的动作时序，并根据动作时序，以及预设的动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，可以确定各相的相电流极性变化情况。
对于第二个动作的开关单元，可以根据相邻非零基本空间电压矢量的作用时间，确定该相电流的极性。
以第Ⅰ扇区为例，在该扇区内，相邻非零基本空间电压矢量为V4(100)和V6(110)，对应的动作顺序为：A相上桥臂开关单元先开通，B相上桥臂开关单元第二个开通，C相上桥臂开关单元最后开通。相邻非空间电压矢量作用时间分别为T4和T6，则T4+T6<＝Ts。T4+T6＝Ts时，C相上桥臂占空比为0，C相上桥臂始终关断。T4+T6<Ts时，C相上桥臂占空比大于0，此时，零矢量(000)及(111)作用时间为Tc。也即，根据相邻非零基本空间电压矢量和零矢量的作用时间，可以确定对应相开关单元的原始导通时间。
进一步的，B相电流极性会在该扇区发生变化，发生变化的点在第I扇区中点附近，其对应的相电流极性可根据V4和V6的作用时间判断。根据电压矢量Vs的旋转方向，逆时针旋转时，基本空间电压矢量V4(100)的作用时间逐渐减少，V6(110)的作用时间逐渐增加，B相上桥臂开关状态从0到1，有效开启时间逐渐增加，相电流极性由负逐渐变为正；顺时针旋转时，基本空间电压矢量V6(110)的作用时间逐渐减少，V4(100)的作用时间逐渐增加，B相上桥臂开关状态从1到0，有效开启时间逐渐减少，电流由正逐渐变为负。基于此，可以引入动态补偿系数P，考虑死区补偿后，三相的目标导通时间为：
Ta′＝Ta+Td (11)
Tb′＝Tb+P*Td (12)
Tc′＝Tc-Td (13)
其中，P＝(T6-T4)/(T6+T4)。不难确定，-1<＝P<＝1，即，对于相电流极性发生变化的对应相，为避免极性变化时直接改变Td的符号导致的转矩波动，通过引入动态补偿系数，进行渐进补偿，可以在提高死区补偿效果的同时，维持电机***的运行稳定性。
如图9和图10所示，为进行死区补偿前后的相电流波形。可以看出，进行死区补偿前，相电流存在畸变和电流钳位，可能导致转矩脉动，不利于电机***的稳定运行，采用本申请的死区补偿方法进行死区补偿后，相电流波形为正弦波，几乎没有畸变，补偿精度高，效果好。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的死区补偿方法的死区补偿装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个死区补偿装置实施例中的具体限定，可以参见上文中对于死区补偿方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图11所示，提供了一种死区补偿装置1100，包括获取模块1102、相电流极性确定模块1104和目标导通时间确定模块1106，其中：
获取模块1102，用于获取死区补偿时间设定值，以及逆变器中各相开关单元的动作时序；
相电流极性确定模块1104，用于根据动作时序，以及预设的动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，确定各相的相电流极性变化情况；
目标导通时间确定模块1106，用于根据各相电流极性变化情况，以及死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
在一个实施例中，相电流极性变化情况包括以下三项中的任意一项：相电流极性不发生变化，且相电流极性为正；相电流极性不发生变化，且相电流极性为负；相电流极性发生变化。
在一个实施例中，相电流极性变化情况包括：相电流极性不发生变化，且相电流极性为正，以及相电流极性不发生变化，且相电流极性为负；目标导通时间确定模块1103具体用于：
若所述相电流极性不发生变化，且相电流极性为正，则在原始导通时间的基础上，加上所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间；
若所述相电流极性不发生变化，且相电流极性为负，则在原始导通时间的基础上，减去所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
在一个实施例中，逆变器为三相逆变器，相电流极性变化情况包括相电流极性发生变化；目标导通时间确定模块还用于：基于空间矢量脉宽调制方法，确定作用于对应相的相邻非零基本空间电压矢量；获取各非零基本空间电压矢量的作用时间，并根据各非零基本空间电压矢量的作用时间，以及所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
在一个实施例中，死区补偿装置还包括：死区补偿时间设定值确定模块，用于基于电机***的工作参数，确定死区补偿时间设定值。
在一个实施例中，逆变器应用于永磁同步电机***；死区补偿时间设定值确定模块具体用于：获取永磁同步电机***的工作参数，并根据工作参数计算得到永磁同步电机的实际电压；获取永磁同步电机***的指令电压，并根据实际电压和指令电压计算得到误差电压；根据误差电压确定死区补偿时间设定值。
在一个实施例中，永磁同步电机***的实际电压是指永磁同步电机***中永磁同步电机的q轴电压。
上述死区补偿装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图12所示。该计算机设备包括通过***总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种死区补偿方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图12中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种死区补偿方法，其特征在于，包括：
获取死区补偿时间设定值，以及逆变器中各相开关单元的动作时序；所述动作时序，是指所述逆变器中各相开关单元所对应的驱动单元输出驱动信号的先后顺序，所述驱动信号用于驱动对应开关单元导通或者关断；
根据所述动作时序，以及预设的动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，确定各相的相电流极性变化情况；
若相电流极性不发生变化，则根据相电流的极性和所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间；
若相电流极性发生变化，则根据极性变化趋势和变化时刻，确定正负相电流各自的持续时间，并根据所述正负相电流各自的持续时间、以及所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述正负相电流各自的持续时间、以及所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间，包括：
根据所述正负相电流各自的持续时间，计算得到动态补偿参数；
在原始导通时间的基础上，加上所述死区补偿时间设定值与所述动态补偿参数的乘积，得到对应相开关单元的目标导通时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若相电流极性不发生变化，则根据相电流的极性和所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间，包括：
若相电流极性不发生变化，且相电流极性为正，则在原始导通时间的基础上，加上所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间；
若相电流极性不发生变化，且相电流极性为负，则在原始导通时间的基础上，减去所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述逆变器为三相逆变器，所述若相电流极性发生变化，则根据极性变化趋势和变化时刻，确定正负相电流各自的持续时间，包括：
若相电流极性发生变化，则基于空间矢量脉宽调制方法，确定作用于对应相的相邻非零基本空间电压矢量；
获取各所述非零基本空间电压矢量的作用时间，并根据各所述非零基本空间电压矢量的作用时间，确定正负相电流各自的持续时间。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述获取死区补偿时间设定值之前，还包括：
基于电机***的工作参数，确定死区补偿时间设定值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述逆变器应用于永磁同步电机***；所述基于电机的工作参数，确定死区补偿时间设定值，包括：
获取永磁同步电机***的工作参数，并根据所述工作参数计算得到所述永磁同步电机的实际电压；
获取所述永磁同步电机***的指令电压，并根据所述实际电压和所述指令电压计算得到误差电压；
根据所述误差电压确定死区补偿时间设定值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述永磁同步电机***的实际电压是指所述永磁同步电机***中永磁同步电机的q轴电压。
8.一种死区补偿装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取死区补偿时间设定值，以及逆变器中各相开关单元的动作时序；所述动作时序，是指所述逆变器中各相开关单元所对应的驱动单元输出驱动信号的先后顺序，所述驱动信号用于驱动对应开关单元导通或者关断；
相电流极性确定模块，用于根据所述动作时序，以及预设的动作时序与相电流极性变化情况的对应关系，确定各相的相电流极性变化情况；
目标导通时间确定模块，用于若所述相电流极性不发生变化，则根据所述相电流的极性和所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间；若相电流极性发生变化，则根据极性变化趋势和变化时刻，确定正负相电流各自的持续时间，并根据所述正负相电流各自的持续时间、以及所述死区补偿时间设定值，得到对应相开关单元的目标导通时间。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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