專利名稱：：變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置及其方法，尤指一種利用軟件查表方式計(jì)算死區(qū)補(bǔ)償電壓值的變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置及其方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)今工業(yè)應(yīng)用中最常用且能商品化的變頻器(inverter)控制技術(shù)，大略可廣義分為純量控制(scalarcontrol)與向量控制(vectorcontrol)兩種。雖然純量控制在速度動(dòng)態(tài)響應(yīng)、控速比及控制精度等方面比向量控制為差，但由于純量控制的控制架構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)而且比較不容易發(fā)散，因此，在一些非伺服目的的工業(yè)應(yīng)用上仍然被廣泛采用。純量控制亦即電壓/頻率控制(V/fcontrol)，也稱為變壓變頻控制(variablevoltagevariablefrequencycontrol，VVVF)。一般而言，純量控制是一種開回路的控制方法，不需要反饋馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。其基本原理為根據(jù)轉(zhuǎn)速命令調(diào)整馬達(dá)供應(yīng)電源的頻率，亦即變頻器的輸出頻率。因?yàn)轳R達(dá)的磁通大小正是與此電壓與頻率的比值成正比，因此，也必須調(diào)整變頻器輸出電壓的大小，使得電壓與馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的比值維持一定值，借此達(dá)成維持磁通大小并控制轉(zhuǎn)速的目的。雖然電壓/頻率控制是相當(dāng)容易實(shí)現(xiàn)，然而在低頻輕載時(shí)，由于變頻器的輸出電壓極小，再加上切換開關(guān)上的壓降等等因素，造成變頻器輸出電壓上的誤差加劇，因此，馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)在低頻輕載時(shí)的控制性能就變得較差。此外，在變頻器驅(qū)動(dòng)電路中，由于功率芯片會(huì)有導(dǎo)通延遲(turn-ondelay)與截止延遲(turn-offdelay)的非理想現(xiàn)象，因此，實(shí)際上，功率芯片并不會(huì)在輸入命令到達(dá)后立即導(dǎo)通或截止。為了避免同一臂上兩芯片在非完全導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)下發(fā)生短路的情況，須要在上下臂芯片導(dǎo)通與截止中間錯(cuò)開，延遲一段時(shí)間，此段時(shí)間稱為死區(qū)時(shí)間(deadtime)或稱短路防止時(shí)間。短路防止時(shí)間的做法為將每一功率芯片(開關(guān))由截止至導(dǎo)通的瞬間往后延遲一時(shí)間，而此延遲的時(shí)間大小必須配合開關(guān)的切換速度。但是，加入短路防止時(shí)間后，變頻器輸出電壓的基本波成分會(huì)減少而低頻諧波成分會(huì)增加，當(dāng)馬達(dá)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，低頻諧波對(duì)馬達(dá)影響會(huì)更加明顯，特別是在開回路控制下，輸出電流將發(fā)生零點(diǎn)交越(zero-crossing)的死區(qū)現(xiàn)象，使得實(shí)際電流在零點(diǎn)交越時(shí)產(chǎn)生了失真。請(qǐng)參見圖IA為公知變頻器死區(qū)補(bǔ)償?shù)碾娐贩綁K圖，此種變頻器的死區(qū)補(bǔ)償方式為目前常用的補(bǔ)償方式之一。如圖所示，此一變頻器20A的死區(qū)補(bǔ)償方式利用偵測(cè)一馬達(dá)30A的三相電流計(jì)算所需的死區(qū)補(bǔ)償量。亦即，利用一電流偵測(cè)電路40A偵測(cè)該馬達(dá)30A的輸入電源電流，也就是該變頻器20A的三相輸出電流。該三相輸出電流由一死區(qū)補(bǔ)償模塊50A接收該變頻器20A的三相輸出電流，并根據(jù)該三相電流的極性，在每一相的脈沖寬度調(diào)制(PWM)參考命令值，加上或減去(視電流極性而定)一個(gè)修正量，使得產(chǎn)生的死區(qū)補(bǔ)償量為一與電流同相位的梯形補(bǔ)償曲線。此種變頻器的死區(qū)補(bǔ)償方式具有計(jì)算簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是電壓補(bǔ)償量與梯形斜率會(huì)偏離理想值，導(dǎo)致輸出電流波形激變，使得馬達(dá)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生忽快忽慢的轉(zhuǎn)速不連續(xù)現(xiàn)象，此種失真現(xiàn)象在低頻輕載時(shí)(特別是IHz以下的輕載，甚至無(wú)載運(yùn)轉(zhuǎn))會(huì)特別明顯。為了改善上述所提的馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)在低頻輕載時(shí)的輸出電流波形激變現(xiàn)象，另一種也是目前常用的補(bǔ)償方式之一，如下所述請(qǐng)參見圖IB為公知變頻器死區(qū)補(bǔ)償?shù)碾娐贩綁K圖。此種變頻器的死區(qū)補(bǔ)償方式為采用電壓反饋的死區(qū)補(bǔ)償方式。亦即，此種變頻器的死區(qū)補(bǔ)償方式除了采用上述的補(bǔ)償方式外，另外再增加一電壓偵測(cè)電路60A。該電壓偵測(cè)電路60A用以偵測(cè)該變頻器20A的三相輸出電壓，并且求出其瞬時(shí)的電壓輸出差量。并根據(jù)該電壓輸出差量以及所偵測(cè)到的三相電流極性，求出電壓補(bǔ)償量及其補(bǔ)償量的方向。此種以電壓反饋方式進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)姆绞?，輸出電流的波形接近純弦波，為平滑的補(bǔ)償曲線。相較于第一種變頻器死區(qū)補(bǔ)償方式(如圖1A)的補(bǔ)償量為一梯形，除了造成在高電壓輸出時(shí)梯形的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處，會(huì)產(chǎn)生電流激變外，也由于梯形的補(bǔ)償量與真實(shí)補(bǔ)償量不一致，將產(chǎn)生電壓補(bǔ)償過(guò)大的問(wèn)題。因此，此種變頻器的死區(qū)補(bǔ)償方式除了可得到高準(zhǔn)確度補(bǔ)償量的優(yōu)點(diǎn)外，更可得到幾乎無(wú)失真的弦波電流，以改善馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)在低頻輕載時(shí)的輸出電流波形激變現(xiàn)象。但其缺點(diǎn)是為了直接偵測(cè)以求出電壓輸出差量，必須額外增加該電壓偵測(cè)電路60A，故此，相較于第一種變頻器死區(qū)補(bǔ)償方式(如圖1A)來(lái)說(shuō)，需要增加額外硬件電路的成本。因此，如何設(shè)計(jì)出一種變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置及方法，能使在不額外增加硬件電路的前提下，改善馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)在低頻輕載時(shí)低頻電流激變的問(wèn)題，并獲得更快速的輸出入即時(shí)響應(yīng)，為本發(fā)明所欲行克服并加以解決的一大課題。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置。該變頻器內(nèi)部開關(guān)元件的導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)通過(guò)一柵極驅(qū)動(dòng)電路推動(dòng)，用以驅(qū)動(dòng)一以變壓變頻(V/f)控制的感應(yīng)馬達(dá)，并且，該變頻器的三相輸出電流大小由一電流偵測(cè)電路偵測(cè)為一模擬偵測(cè)電流。該變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置包含一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元、一電壓頻率控制單元、一死區(qū)補(bǔ)償邏輯單元及一脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生單元。該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元連接該電流偵測(cè)電路，用以接收該模擬偵測(cè)電流，并轉(zhuǎn)換該模擬偵測(cè)電流為一數(shù)字偵測(cè)電流；其中，在速度閉回路架構(gòu)下，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元用以接收該感應(yīng)馬達(dá)的輸出頻率，并轉(zhuǎn)換該輸出頻率為一數(shù)字偵測(cè)頻率。該電壓頻率控制單元連接該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，用以接收該數(shù)字偵測(cè)頻率，其中，在速度閉回路架構(gòu)下，同時(shí)也接收一外部頻率命令，并且將該數(shù)字偵測(cè)頻率與該頻率命令的誤差值，并根據(jù)該電壓頻率控制單元的電壓頻率轉(zhuǎn)換關(guān)系，輸出一對(duì)應(yīng)的參考電壓。該死區(qū)補(bǔ)償邏輯單元連接該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元與該電壓頻率控制單元，用以接收該數(shù)字偵測(cè)電流與該參考電壓，并輸出一電壓命令。該脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生單元連接該死區(qū)補(bǔ)償邏輯單元，用以接收并轉(zhuǎn)換該電壓命令，并輸出一脈沖寬度調(diào)制電壓命令至該柵極驅(qū)動(dòng)電路。該死區(qū)補(bǔ)償邏輯單元包含一均方根值計(jì)算單元、一除法器、一第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元、一第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元、一乘法器及一加法器。該均方根值計(jì)算單元接收該數(shù)字偵測(cè)電流，用以計(jì)算該數(shù)字偵測(cè)電流的均方根值為一基底電流。該除法器連接該均方根值計(jì)算單元，用以計(jì)算該數(shù)字偵測(cè)電流與該基底電流的比值為一標(biāo)么電流(或稱標(biāo)幺電流)。該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元連接該均方根值計(jì)算單元，用以接收該基底電流，并根據(jù)該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，輸出一對(duì)應(yīng)的基底補(bǔ)償電壓。該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元連接該除法器，用以接收該標(biāo)么電流，并根據(jù)該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，輸出一對(duì)應(yīng)的標(biāo)么補(bǔ)償電壓。該乘法器連接該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元與該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元，用以計(jì)算該標(biāo)么補(bǔ)償電壓與該基底補(bǔ)償電壓的乘積為一補(bǔ)償電壓。該加法器連接該乘法器，用以加總計(jì)算該補(bǔ)償電壓與該電壓頻率控制單元輸出的該參考電壓為該電壓命令。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償方法。該變頻器用以驅(qū)動(dòng)一以變壓變頻控制(v/f)的感應(yīng)馬達(dá)。該變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償方法的步驟包含首先，計(jì)算該變頻器輸出的三相電流瞬時(shí)值為一三相電流均方根值。然后，對(duì)一第一電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系利用查表方式，取得一死區(qū)補(bǔ)償電壓基準(zhǔn)值。然后，計(jì)算該三相電流瞬時(shí)值與該三相電流均方根值的比值為一三相電流標(biāo)么值。然后，對(duì)一第二電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系利用查表方式，取得一死區(qū)補(bǔ)償電壓標(biāo)么值。最后，計(jì)算該死區(qū)補(bǔ)償電壓基準(zhǔn)值與該死區(qū)補(bǔ)償電壓標(biāo)么值的乘積為一死區(qū)補(bǔ)償電壓值。為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)、手段及功效，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明與附圖，相信本發(fā)明的目的、特征與特點(diǎn)，當(dāng)可由此得一深入且具體的了解，然而所附附圖僅提供參考與說(shuō)明用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。40A電流偵測(cè)電路50A死區(qū)補(bǔ)償模塊60A電壓偵測(cè)電路Vs交流電源10整流器20變頻器30感應(yīng)馬達(dá)32編碼器40柵極驅(qū)動(dòng)電路50電流偵測(cè)電路60模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元70電壓頻率控制單元80死區(qū)補(bǔ)償邏輯單元802均方根值計(jì)算單元804除法器806第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元808第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元810乘法器812加法器90脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生單元Ia模擬偵測(cè)電流Fc頻率命令Fm數(shù)字偵測(cè)頻率Im數(shù)字偵測(cè)電流Fi輸出頻率Vr參考電壓Vp脈沖寬度調(diào)制電壓命令I(lǐng)pu標(biāo)么電流Vpu標(biāo)么補(bǔ)償電壓SlOS50步驟Vc電壓命令I(lǐng)b基底電流Vb基底補(bǔ)償電壓Vcom補(bǔ)償電壓具體實(shí)施例方式有關(guān)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及詳細(xì)說(shuō)明，配合如下請(qǐng)參見圖2A為本發(fā)明的感應(yīng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速閉回路控制下的架構(gòu)圖。如圖2A所示，一三相交流電源Vs經(jīng)過(guò)一由多個(gè)二極管(未標(biāo)示)組成的整流器(rectifier)10，將該交流電源Vs的交流電壓整流成為直流電壓。然后，為了消除整流后該直流電壓的電壓漣波，因此，在該整流器10之后加上一電容(未標(biāo)示)，用以穩(wěn)壓濾波以產(chǎn)生一整流濾波后的直流電壓Vd。最后，通過(guò)一變頻器(irwerter)20，將該直流電壓Vd轉(zhuǎn)變成脈沖電壓形式以控制一感應(yīng)馬達(dá)30。該變頻器20可將固定電壓與頻率的該交流電源Vs轉(zhuǎn)換成適用于驅(qū)動(dòng)該感應(yīng)馬達(dá)30可變速運(yùn)轉(zhuǎn)的可變頻率、可變電壓或可變電流的交流電源。在本發(fā)明中雖以三相電流、電壓成份說(shuō)明所公開的概念與實(shí)施例，但可利用坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換，將a-b-c三軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成d-q兩軸正交坐標(biāo)，將本發(fā)明所公開的概念與實(shí)施例基植在d_q兩軸正交坐標(biāo)下，達(dá)成相同的技術(shù)手段。至于坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換的技術(shù)為此領(lǐng)域技術(shù)人員可熟知的公知技術(shù)，故在本發(fā)明中不再贅述。本發(fā)明更公開一種變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置。該變頻器20內(nèi)部開關(guān)元件的導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)通過(guò)一柵極驅(qū)動(dòng)電路40推動(dòng)，用以驅(qū)動(dòng)一以變壓變頻(V/f)控制的感應(yīng)馬達(dá)30，并且，該變頻器20的三相輸出電流大小由一電流偵測(cè)電路50偵測(cè)為一模擬偵測(cè)電流。其中，該變頻器20內(nèi)部開關(guān)元件可采用具有強(qiáng)電流、高壓應(yīng)用和快速電壓型柵極全控功能的絕緣柵雙極晶體管(IsolatedGateBipolarTransistor,IGBT)或其他可實(shí)現(xiàn)相同功能的功率晶體管，如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor，M0SFET)。此外，可通過(guò)安裝在該馬達(dá)30軸心上的一編碼器(encoder)32，偵測(cè)該馬達(dá)30的轉(zhuǎn)速，以提供在轉(zhuǎn)速閉回路控制下的速度反饋。并且，由于該馬達(dá)30的轉(zhuǎn)速正比于該馬達(dá)30的輸出頻率Fi，因此，可根據(jù)該編碼器32所偵測(cè)到該馬達(dá)30的轉(zhuǎn)速，得到所對(duì)應(yīng)的該馬達(dá)30輸出頻率Fi。該變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置包含一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元60、一電壓頻率控制單元70、一死區(qū)補(bǔ)償邏輯單元80及一脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生單元90。該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元60連接該電流偵測(cè)電路50，用以接收該模擬偵測(cè)電流Ia，并轉(zhuǎn)換該模擬偵測(cè)電流Ia為一數(shù)字偵測(cè)電流Lii；此外，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元60用以接收該感應(yīng)馬達(dá)30輸出頻率Fi，并轉(zhuǎn)換該輸出頻率Fi為一數(shù)字偵測(cè)頻率Fm。在轉(zhuǎn)速閉回路控制架構(gòu)下，該電壓頻率控制單元70連接該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元60，用以接收該數(shù)字偵測(cè)頻率Fm,同時(shí)也接收一外部頻率命令Fe。因此，該電壓頻率控制單元70將該反饋的數(shù)字偵測(cè)頻率Fm與該頻率命令Fc的誤差值(即頻率差)，根據(jù)該電壓頻率控制單元70的電壓頻率轉(zhuǎn)換關(guān)系，輸出一對(duì)應(yīng)的參考電壓Vr。該死區(qū)補(bǔ)償邏輯單元80連接該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元60與該電壓頻率控制單元70，用以接收該數(shù)字偵測(cè)電流加與該參考電壓Vr，并輸出一電壓命令Vc。該脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生單元90連接該死區(qū)補(bǔ)償邏輯單元80，用以接收并轉(zhuǎn)換該電壓命令Vc，并輸出一脈沖寬度調(diào)制電壓命令Vp至該柵極驅(qū)動(dòng)電路40。此外，該死區(qū)補(bǔ)償邏輯單元80將配合圖3有更詳細(xì)的描述。請(qǐng)參見圖2B為本發(fā)明的感應(yīng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速開回路控制下的架構(gòu)圖。轉(zhuǎn)速開回路控制的原理與前述的轉(zhuǎn)速閉回路控制相似，然而，兩者最大的差異在于在轉(zhuǎn)速開回路控制架構(gòu)下，無(wú)須裝設(shè)速度反饋用的該編碼器32。因此，該電壓頻率控制單元70直接接收該外部頻率命令Fe，并根據(jù)該電壓頻率控制單元70的電壓頻率轉(zhuǎn)換關(guān)系，輸出一對(duì)應(yīng)的參考電壓Vr。后續(xù)的信號(hào)處理與前述的轉(zhuǎn)速閉回路控制相同，在此不再贅述。請(qǐng)參見圖3，為本發(fā)明脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置的一死區(qū)補(bǔ)償邏輯單元的內(nèi)部方塊圖。如圖所示，該死區(qū)補(bǔ)償邏輯單元80包含一均方根值計(jì)算單元802、一除法器804、一第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元806、一第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元808、一乘法器810及一加法器812。該均方根值計(jì)算單元802接收該數(shù)字偵測(cè)電流Im，用以計(jì)算該數(shù)字偵測(cè)電流Lii的均方根值為一基底電流讓。該除法器804連接該均方根值計(jì)算單元802，用以計(jì)算該數(shù)字偵測(cè)電流Lii與該基底電流Λ的比值為一標(biāo)么電流Ipu。該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元806連接該均方根值計(jì)算單元802，用以接收該基底電流rt，并根據(jù)該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元806電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，輸出一對(duì)應(yīng)的基底補(bǔ)償電壓Vb。該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元808連接該除法器804，用以接收該標(biāo)么電流Ipu，并根據(jù)該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元808的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，輸出一對(duì)應(yīng)的標(biāo)么補(bǔ)償電壓Vpu。該乘法器810連接該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元806與該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元808，用以計(jì)算該標(biāo)么補(bǔ)償電壓Vpu與該基底補(bǔ)償電壓Vb的乘積為一補(bǔ)償電壓Vcom。該加法器812連接該乘法器810，用以加總計(jì)算該補(bǔ)償電壓Vcom與該電壓頻率控制單元70輸出的該參考電壓Vr為該電壓命令Vc。值得一提，該死區(qū)補(bǔ)償邏輯單元80更包含一電流極性單元(未圖示)，該電流極性單元根據(jù)該電流偵測(cè)電路50偵測(cè)出該變頻器20的三相輸出電流極性，以決定所產(chǎn)生該補(bǔ)償電壓Vcom的增減方向，而提供正確的電壓補(bǔ)償量。請(qǐng)參見圖4A與圖4B分別為該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元與該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系曲線圖，其中該兩條曲線為大致單調(diào)遞增的函數(shù)曲線。如圖4A所示，橫坐標(biāo)為該數(shù)字偵測(cè)電流加經(jīng)過(guò)該均方根值計(jì)算單元802提供均方根值計(jì)算所得的該基底電流Λ(單位為安培)，而縱坐標(biāo)為該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元806的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系所得的該基底補(bǔ)償電壓Vb(單位為伏特)。值得一提，該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元806的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，利用測(cè)量該變頻器20內(nèi)部開關(guān)元件的導(dǎo)通與截止時(shí)間，求得該基底電流Λ與該基底補(bǔ)償電壓Vb的轉(zhuǎn)換關(guān)系。此外，該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元806的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，亦利用一軟件進(jìn)行直流注入，配合理論電壓輸出和實(shí)際電壓輸出的差值，求得該基底電流Λ與該基底補(bǔ)償電壓Vb的轉(zhuǎn)換關(guān)系。值得一提，該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元806的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系的離散數(shù)據(jù)為利用內(nèi)插法(interpolationmethod)或預(yù)定數(shù)值分析的方法擬合為連續(xù)的函數(shù)，以提供完整的即時(shí)取樣電流與對(duì)應(yīng)電壓的關(guān)系。如圖4A所示，舉例說(shuō)明之。當(dāng)該均方根值計(jì)算單元802計(jì)算出該基底電流Λ為5安培時(shí)，則利用查表方式，可通過(guò)該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元806的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系直接得到該基底補(bǔ)償電壓Vb為5.06伏特；又或當(dāng)該基底電流Λ為10安培時(shí)，則可直接得到該基底補(bǔ)償電壓Vb為5.75特。但若該均方根值計(jì)算單元802計(jì)算出該基底電流Λ為7.3安培(沒(méi)有恰好對(duì)應(yīng)的該基底補(bǔ)償電壓Vb)，則可內(nèi)插法或預(yù)定數(shù)值分析的方法擬合，以計(jì)算出該基底電流Λ約為5.39伏特。如圖4Β所示，橫坐標(biāo)為該數(shù)字偵測(cè)電流Lii經(jīng)過(guò)該除法器804與該基底電流Λ比值計(jì)算所得的該標(biāo)么電流Ipu(單位為標(biāo)么)，而縱坐標(biāo)為該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元808的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系所得的該標(biāo)么補(bǔ)償電壓Vpu(單位為標(biāo)么)。值得一提，該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元808的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，利用測(cè)量該變頻器20內(nèi)部開關(guān)元件的導(dǎo)通與截止時(shí)間求得該標(biāo)么電流Ipu與該標(biāo)么補(bǔ)償電壓Vpu的轉(zhuǎn)換關(guān)系。此外，該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元808的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，亦利用一軟件進(jìn)行直流注入，配合理論電壓輸出和實(shí)際電壓輸出的差值，求得該標(biāo)么電流Ipu與該標(biāo)么補(bǔ)償電壓Vpu的轉(zhuǎn)換關(guān)系。值得一提，該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元808的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系的離散數(shù)據(jù)利用內(nèi)插法(interpolationmethod)或預(yù)定數(shù)值分析的方法擬合為連續(xù)的函數(shù)，以提供完整的即時(shí)取樣電流與對(duì)應(yīng)電壓的關(guān)系。如圖4B所示，舉例說(shuō)明之。當(dāng)該除法器804計(jì)算出該標(biāo)么電流Ipu為0.2標(biāo)么時(shí)，則利用查表方式，可通過(guò)該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元808的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系直接得到該標(biāo)么補(bǔ)償電壓Vpu為0.8標(biāo)么；又或當(dāng)該標(biāo)么電流Ipu為0.4標(biāo)么時(shí)，則可直接得到該標(biāo)么補(bǔ)償電壓Vpu為0.93標(biāo)么。但若該除法器804計(jì)算出該標(biāo)么電流Ipu為0.35標(biāo)么(沒(méi)有恰好對(duì)應(yīng)的該標(biāo)么補(bǔ)償電壓Vpu)，則可內(nèi)插法或預(yù)定數(shù)值分析的方法擬合，以計(jì)算出該標(biāo)么電流Ipu約為0.89標(biāo)么。請(qǐng)參見圖5，為本發(fā)明脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償方法的流程圖。該變頻器用以驅(qū)動(dòng)一以變壓變頻(V/f)控制的感應(yīng)馬達(dá)。并且，該變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償方法的步驟如下所述。首先，利用測(cè)量該變頻器內(nèi)部開關(guān)元件的導(dǎo)通與截止時(shí)間，建立一第一電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系與一第二電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系。另外，亦利用一軟件進(jìn)行直流注入，配合理論電壓輸出和實(shí)際電壓輸出的差值，建立該第一電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系與該第二電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系。然后，計(jì)算該變頻器輸出的三相電流瞬時(shí)值為一三相電流均方根值(Sio)。然后，對(duì)該第一電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系利用查表方式，取得一死區(qū)補(bǔ)償電壓基準(zhǔn)值(S20)。然后，計(jì)算該三相電流瞬時(shí)值與該三相電流均方根值的比值為一三相電流標(biāo)么值(S30)。然后，對(duì)該第二電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系利用查表方式，取得一死區(qū)補(bǔ)償電壓標(biāo)么值(S40)。然后，計(jì)算該死區(qū)補(bǔ)償電壓基準(zhǔn)值與該死區(qū)補(bǔ)償電壓標(biāo)么值的乘積為一死區(qū)補(bǔ)償電壓值(S50)。最后，將該死區(qū)補(bǔ)償電壓值與變壓變頻控制所產(chǎn)生的一參考電壓加總計(jì)算，以產(chǎn)生一脈沖寬度調(diào)制的電壓命令，并通過(guò)一柵極驅(qū)動(dòng)電路推動(dòng)該變頻器的內(nèi)部開關(guān)元件的導(dǎo)通與截止，進(jìn)而控制該馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)。值得一提，在步驟(S20)與步驟(S40)中，由于該第一電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系與該第二電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系并非連續(xù)的函數(shù)，因此，當(dāng)利用該第一電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系與該第二電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系為查表的依據(jù)時(shí)，由于并非所有即時(shí)取樣的電流都能恰好獲得所對(duì)應(yīng)的電壓(請(qǐng)配合參見圖4A與圖4B)，所以，利用內(nèi)插法(interpolationmethod)或?qū)㈩A(yù)定數(shù)值分析的方法將該第一電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系與該第二電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系的離散數(shù)據(jù)擬合為連續(xù)的函數(shù)，以提供完整的即時(shí)取樣電流與對(duì)應(yīng)電壓的關(guān)系。此外，上述的這些步驟由一數(shù)字信號(hào)處理器(digitalsignalprocessor，DSP)所運(yùn)算處理。綜上所述，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)1、利用測(cè)測(cè)量該變頻器內(nèi)部開關(guān)元件的導(dǎo)通與截止時(shí)間或利用軟件進(jìn)行直流注入，配合理論電壓輸出和實(shí)際電壓輸出的差值，建立該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元與該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，并利用查表(lookuptable)的方式，僅需再配合內(nèi)插法(interpolationmethod)或預(yù)定數(shù)值分析的方法，即可免去復(fù)雜的電流電壓轉(zhuǎn)換計(jì)算，大大地降低運(yùn)算復(fù)雜度，如此，在即時(shí)控制的應(yīng)用上，將提供更快速的輸出入即時(shí)響應(yīng)。亦即，只要取得該三相瞬時(shí)電流大小與計(jì)算后的三相電流均方根值大小，可達(dá)成即時(shí)調(diào)節(jié)死區(qū)補(bǔ)償電壓補(bǔ)償量。2、利用軟件查表方式，模擬電壓反饋方式的死區(qū)補(bǔ)償法，除了可得到高準(zhǔn)確度補(bǔ)償量的優(yōu)點(diǎn)外，更可得到幾乎無(wú)失真的弦波電流，以改善馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)在低頻輕載時(shí)的輸出電流波形激變現(xiàn)象。3、利用軟件查表方式，在該變頻器驅(qū)動(dòng)用以驅(qū)動(dòng)一以變壓變頻(V/f)控制的感應(yīng)馬達(dá)應(yīng)用上，并且，適用于轉(zhuǎn)速閉回路與轉(zhuǎn)速開回路控制。僅需通過(guò)電流反饋就可輸出正確電壓值，不用額外的電壓偵測(cè)電路，可達(dá)成在不增加硬件成本的情況下獲得更準(zhǔn)確的電壓補(bǔ)償量。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1.一種變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置，其特征在于，該變頻器內(nèi)部開關(guān)元件的導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)通過(guò)一柵極驅(qū)動(dòng)電路推動(dòng)，用以驅(qū)動(dòng)一以變壓變頻控制的感應(yīng)馬達(dá)，并且，該變頻器的三相輸出電流大小由一電流偵測(cè)電路偵測(cè)為一模擬偵測(cè)電流；該變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置包含一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，連接該電流偵測(cè)電路，用以接收該模擬偵測(cè)電流，并轉(zhuǎn)換該模擬偵測(cè)電流為一數(shù)字偵測(cè)電流；其中，在速度閉回路架構(gòu)下，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元用以接收該感應(yīng)馬達(dá)的輸出頻率，并轉(zhuǎn)換該輸出頻率為一數(shù)字偵測(cè)頻率；一電壓頻率控制單元，連接該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，用以接收該數(shù)字偵測(cè)頻率；其中，在速度閉回路架構(gòu)下，同時(shí)也接收一外部頻率命令，并且將該數(shù)字偵測(cè)頻率與該頻率命令的誤差值，根據(jù)該電壓頻率控制單元的電壓頻率轉(zhuǎn)換關(guān)系，輸出一對(duì)應(yīng)的參考電壓；一死區(qū)補(bǔ)償邏輯單元，連接該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元與該電壓頻率控制單元，用以接收該數(shù)字偵測(cè)電流與該參考電壓，并輸出一電壓命令；該死區(qū)補(bǔ)償邏輯單元包含一均方根值計(jì)算單元，接收該數(shù)字偵測(cè)電流，用以計(jì)算該數(shù)字偵測(cè)電流的均方根值為一基底電流；一除法器，連接該均方根值計(jì)算單元，用以計(jì)算該數(shù)字偵測(cè)電流與該基底電流的比值為一標(biāo)么電流；一第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元，連接該均方根值計(jì)算單元，用以接收該基底電流，并根據(jù)該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，輸出一對(duì)應(yīng)的基底補(bǔ)償電壓；一第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元，連接該除法器，用以接收該標(biāo)么電流，并根據(jù)該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，輸出一對(duì)應(yīng)的標(biāo)么補(bǔ)償電壓；一乘法器，連接該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元與該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元，用以計(jì)算該標(biāo)么補(bǔ)償電壓與該基底補(bǔ)償電壓的乘積為一補(bǔ)償電壓；及一加法器，連接該乘法器，用以加總計(jì)算該補(bǔ)償電壓與該電壓頻率控制單元輸出的該參考電壓為該電壓命令；及一脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生單元，連接該死區(qū)補(bǔ)償邏輯單元，用以接收并轉(zhuǎn)換該電壓命令，并輸出一脈沖寬度調(diào)制電壓命令至該柵極驅(qū)動(dòng)電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置，其特征在于，在速度開回路控制時(shí)，該電壓頻率控制單元直接接收該外部頻率命令，并根據(jù)該電壓頻率控制單元的電壓頻率轉(zhuǎn)換關(guān)系，輸出一對(duì)應(yīng)的參考電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置，其特征在于，該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元的該電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系為一單調(diào)遞增曲線。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置，其特征在于，該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元的該電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系為一單調(diào)遞增曲線。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置，其特征在于，該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，利用測(cè)量該變頻器內(nèi)部開關(guān)元件的導(dǎo)通與截止時(shí)間，求得該基底電流對(duì)該基底補(bǔ)償電壓的轉(zhuǎn)換關(guān)系。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置，其特征在于，該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，利用測(cè)測(cè)量該變頻器內(nèi)部開關(guān)元件的導(dǎo)通與截止時(shí)間，求得該標(biāo)么電流對(duì)該標(biāo)么補(bǔ)償電壓的轉(zhuǎn)換關(guān)系。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置，其特征在于，該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，利用一軟件進(jìn)行直流注入，配合理論電壓輸出和實(shí)際電壓輸出的差值，求得該基底電流對(duì)該基底補(bǔ)償電壓的轉(zhuǎn)換關(guān)系。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置，其特征在于，該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，利用一軟件進(jìn)行直流注入，配合理論電壓輸出和實(shí)際電壓輸出的差值，求得該標(biāo)么電流對(duì)該標(biāo)么補(bǔ)償電壓的轉(zhuǎn)換關(guān)系。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置，其特征在于，該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元與該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系的離散數(shù)據(jù)系利用內(nèi)插法擬合為連續(xù)的函數(shù)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置，其特征在于，該第一電流電壓轉(zhuǎn)換單元與該第二電流電壓轉(zhuǎn)換單元的電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系的離散數(shù)據(jù)利用一預(yù)定數(shù)值分析的方法擬合為連續(xù)的函數(shù)。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置，其特征在于，該變頻器內(nèi)部開關(guān)元件為絕緣柵雙極晶體管。12.一種變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于，該變頻器用以驅(qū)動(dòng)一以變壓變頻控制的感應(yīng)馬達(dá)；該變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償方法的步驟包含(a)計(jì)算該變頻器輸出的三相電流瞬時(shí)值為一三相電流均方根值；(b)對(duì)一第一電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系利用查表方式，取得一死區(qū)補(bǔ)償電壓基準(zhǔn)值；(c)計(jì)算該三相電流瞬時(shí)值與該三相電流均方根值的比值為一三相電流標(biāo)么值；(d)對(duì)一第二電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系利用查表方式，取得一死區(qū)補(bǔ)償電壓標(biāo)么值；及(e)計(jì)算該死區(qū)補(bǔ)償電壓基準(zhǔn)值與該死區(qū)補(bǔ)償電壓標(biāo)么值的乘積為一死區(qū)補(bǔ)償電壓值。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在該步驟(e)之后，更包含(f)將該死區(qū)補(bǔ)償電壓值與變壓變頻控制所產(chǎn)生的一參考電壓加總計(jì)算，以產(chǎn)生一脈沖寬度調(diào)制的電壓命令。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該步驟(a)至該步驟(f)由一數(shù)字信號(hào)處理器運(yùn)算處理。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在該步驟(a)之前更包含利用測(cè)量該變頻器內(nèi)部開關(guān)元件的導(dǎo)通與截止時(shí)間，建立該第一電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系與該第二電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系。16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在該步驟(a)之前更包含利用軟件進(jìn)行直流注入，配合理論電壓輸出和實(shí)際電壓輸出的差值，建立該第一電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系與該第二電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系。17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在該步驟(a)與該步驟(d)中，利用內(nèi)插法將該第一電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系與該第二電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系的離散數(shù)據(jù)擬合為連續(xù)的函數(shù)。18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在該步驟(a)與該步驟(d)中，利用一預(yù)定數(shù)值分析的方法將該第一電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系與該第二電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系的離散數(shù)據(jù)擬合為連續(xù)的函數(shù)。全文摘要本發(fā)明公開一種變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償裝置及其方法，該變頻器用以驅(qū)動(dòng)一以變壓變頻控制的感應(yīng)馬達(dá)。該方法利用計(jì)算該變頻器的輸出瞬時(shí)電流的均方根值大小，再通過(guò)軟件以電流均方根進(jìn)行查表，分別獲得一死區(qū)補(bǔ)償電壓基準(zhǔn)值與標(biāo)么值，最后將該兩電壓量值相乘，計(jì)算出該變頻器的脈沖寬度調(diào)制死區(qū)補(bǔ)償電壓值。如此，可免去電流電壓轉(zhuǎn)換計(jì)算的復(fù)雜度，以提供更快速的輸出入即時(shí)響應(yīng)，同時(shí)，可達(dá)成在不增加硬件成本的情況下，獲得更精準(zhǔn)的死區(qū)補(bǔ)償電壓值，并且，通過(guò)死區(qū)補(bǔ)償，能以獲得無(wú)失真的輸出弦波電流，以改善馬達(dá)在低頻輕載運(yùn)轉(zhuǎn)的效能。文檔編號(hào)H02P27/04GK102082546SQ20091024982公開日2011年6月1日申請(qǐng)日期2009年11月27日優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日發(fā)明者謝庭鐘,鄭隆杰申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司