交流伺服系统中的死区效应分析与补偿
直驱式永磁同步电机伺服系统死区补偿方法
ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｄ Ｃ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄ ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｅ ａ ｃ ｈ ｏ ｎ — ｏ ｆ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｐ ｅ ｉ ｒ ｏ ｄ，ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｔ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ ｍｏ ｖ ｉ ｎ ｇ ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ．Ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ｏｒ ｆ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ — ｄ ｉ ｒ ｖ ｅ Ｐ ＭＳ Ｍ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ｅ ｒ ｅ ｂ ｕ ｉ ｌ ｔ ．Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｍｏ ｒ ｎ ｉ ｃ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｓ ｔ ａ ｔ ｏ ｒ ， ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｓ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｒ ｉ ｐ ｐ ｌ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｒ ｉ ｐ ｐ ｌ ｅ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ’ Ｓ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｎ ｃ ｅ ．
2011 基于模糊控制零电流钳位逆变器死区补偿_刘栋良
逆变器和永磁同步电动机的结构如图 1 所示。 为了防止直流母线电压短路，必须在同一桥臂的功
率器件导通之前加入一定的触发死区。如图所示， 在关断 S1，开通 S2 之间增加一段时间（死区时间）， 在死区时间内，当 a 相电流较大且 ia＞0 时，逆变 器桥臂 a 相中的 S1 关断，同时 S2 没有开通，则电 流只能通过 VD2 二极管来续流，a 相电压在死区时 间内钳位于−Vdc/2；相反，在死区时间内，当 a 相电 流较大且 ia＜0 时 S2 关断时，同时 S1 没有开通，则 电流只能通过 VD1 二极管续流，a 相电压在整个死 区时间内钳位于 Vdc/2，整个过程如图 2 所示。在图 2 中，由上到下五组曲线分别表示：实际参考电压， 同一桥臂的上、下两个功率器件的触发信号，逆变 器实际输出电压，输出电压和实际参考电压的误差。 由图 2 可以得出如下的结论：
（b）由正过零
图 4 电流过零分析
Fig.4 Current cross zero analysis
di 和 i 的模糊语言变量为{NB，NS，Z，PS， PB}。
dout 的模糊语言变量为{N，Z，P}。
模糊规则如下： 规则 1：IF i 为 NS AND di 为 NS 则 dout 为 N； 规则 2：IF i 为 NS AND di 为 PB 则 dout 为 N； 规则 3：IF i 为 PS AND di 为 NB 则 dout 为 P； 规则 4：IF i 为 PS AND di 为 PS 则 dout 为 P； 规则 5：IF i 为 NB 则 dout 为 N； 规则 6：IF i 为 PB 则 dout 为 P； 规则 7：IF i 为 Z AND di 为 NB 则 dout 为 P； 规则 8：IF i 为 Z AND di 为 PB 则 dout 为 N； 规则 9：IF i 为 Z AND di 为 Z 则 dout 为 Z。 根据以上的模糊控制算法，在零电流钳位时可 以得到正确的电流方向。 3.2 电压补偿计算[13] 当 ia 为正方向时，逆变器死区所导致的开通时 间误差和电压误差为
基于电角度相位补偿的死区在线补偿算法设计
基于电角度相位补偿的死区在线补偿算法设计
王珂;李扬;谢成杰
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2024(58)4
【摘要】伺服系统在工业自动化领域得到了广泛应用。
为解决伺服系统中由死区效应引起的相电流畸变、转矩脉动及对伺服系统响应性能的影响,提出了一种基于电角度相位补偿的死区补偿方法。
该方法补偿编码器相位延时导致的电角度相位差,通过模型预测速度控制,对多个电流环周期的电角度进行预测,并针对Sigma-Delta ADC采集中的线性相位延时进行补偿,以此判断真实电流极性。
实验结果验证了所提死区补偿方法的有效性。
【总页数】5页(P17-21)
【作者】王珂;李扬;谢成杰
【作者单位】广东工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TN820.3
【相关文献】
1.基于死区补偿的电液伺服PDF控制器设计
2.一种新颖的基于死区时间在线调整的SVPWM补偿算法
3.基于最小开关损耗的在线延时死区补偿算法
4.基于干扰观测器的逆变器在线死区补偿
5.基于死区补偿的电液位置伺服系统自抗扰控制
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
外文翻译--关于交流伺服驱动器的死区效应的分析与补偿
外文原文Analysis And Compensation Of Dead TimeEffectsFor The AC Servo DriverAbstract—A on-line dead time compensation method for the alternating current(AC) servo is proposed. By apply the Fast Fourier Transform (FFT) to the compensating voltage in one period of three phase output current, without any additional hardware, the dead time effects is eliminated by compensate the 1th, 5th, 7th harmonic components only. The results of simulations and experiments well demonstrate the effectiveness of the proposed method.Index Terms--AC-Servo, Dead-Time Compensation,Permanent magnetsynchronous motor (PMSM).I. INTRODUCTIONFor the storage effect of power device, it’s very necessary to set a dead-time on both switches in an inverter leg to avoid the shoot-through in the dc-link. According to the Insulated Gate Bipolar Transistor’s (IGBT) performance, we usually set the dead time as 2~5us, this distorts the voltage source inverter’s (VSI) output voltage, resulting in phase current distortions, torque ripples and degradations of control performance. To overcome the dead-time effect, various approaches have been studied and applied. Conventionally, error voltage due to the dead-time effect can be pre-calculated and compensated by adding them to the 3-phase reference voltage according to the phase current polarity[1-2]. A on-line compensation method is presented in [3], compute the error voltage by compare the reference voltage with the real voltage, and then add this to next reference voltage as the new reference. In this approach, the error voltage which caused by many reasons such as dead-time, dc-link voltage drops, etc can be eliminated. However, estimation of the real voltage should use the parameter of motor which are not fixed value but varying while at working. In [4], dead-time effect is compensated by modified PWM gate signals with hardware circuits. In [6], a method which change the PWM gate signal on-line based on the polarity of phase current is presented. All the approaches mentioned above can eliminate the deadtime effect greatly and have a good performance, however, with the increase of complexity of the software and hardware, which restrict the practicability.Thus, In the paper, a method based on the 2-phase stationary frame is proposed. The proposed method produces the compensating signal by use the phase of the current only, does not need any additional hardware circuits.II. ANALYSIS OF DEAD-TIME EFFECTIt’s convenient to analyze the dead-time effects from one phase leg of the inverterand extend the result to other phase legs. Figure.1 shows the basic configuration of onephase leg of the inverter. Define the direction of phase current flow to load is positive.Figure.1. one phase leg of the inverterA.when phase current ia is positive:When upper switch A+ turn on, lower switch A- turn off: During the dead-time and before the A+ turn on completely, the voltage of point a is clamped to –Udc/2for the D- turned on, the phase current flows through A+until A+ turned on, thus, the error time caused by deadtime effect is Td+ton, where ton is the IGBT’s turn on delay time.When upper switch A+ turn off, lower switch A- turn on: phase current flows through A+ before A+ turned off, and flows through D- when turned off. Thus, the error time caused by dead-time effect is toff, where toff is the IGBT’s turn off delay time.B. when phase current ia is negtive:When upper switch(A+)-turn on, lower switch (A-) turn off: phase current flows through A- before A- turned off, and flows through D+ when turned off. Thus, the error time caused by dead-time effect is toff. When upper switch (A+) turn off, lower switch (A-) turn on: During the dead-time and before A- turn on completely, the voltage of point a is clamped to +Udc/2 for D+ turned on. Thus, the error time caused by deadtime effect is Td+ton.Figure.2(a) shows the ideal gate signal patterns, Figure.2(b) shows the practical signal patterns considering the dead-time, Figure.2(c) shows the actual output voltage considering the dead-time and switching time for ia>0 and ia<0.Figure.2. practical switching pattern considering the dead-time and turnon/off time of switching devices. (a) ideal gate signal patterns. (b)practical signal patterns considering the dead-time. (c) actual outputvoltage considering the dead-time and switching timeThe average error voltage can be calculated from Figure.2 as in (1):d a d a U if i 0U U if i 0δ-∆〉⎧=⎨+∆〈⎩ ， ， (1) Where d dc s T UU T δ∆=,d on off T T t t δ=+-.According to (1) , the most obvious impact of deadtime effect is lower the output voltage, resulting in harmonics in phase current, torque ripple and speed fluctuation, especially in low speed.II. COMPENSATION OF DEAD-TIME EFFECTThe main principle of the compensation is produce a same amplitude and opposite sign voltage with the error voltage to decrease or eliminate the effect of dead-time. From (1), amplitude of the error voltage which depend on dead-time, switch period, switching time and dc-link mvoltage is fixed for off-line compensation. The key of compensation is to judge polarity of the phase current. It ’s difficult to judge the polarity of phase current accurately in the real control system, however, and the ambiguity at the zero point of phase current will deteriorate the compensation effect. Thus, in this paper, a compensation method which depend on the phase of current only in the 2-phase stationary (α /β ) frame is proposed. The error voltage depend on the polarity of phase current, so three phase current will have six different combinations of the error voltage vector. Table.I shows ,the error voltage and it ’s vector at different polarity of three phase current, where 1,22323d d K U K U =∆=∆.TABLE IERROR VOLTAGE VECTOR ACCORDING TO THE POLARITY OF THREEPHASE CURRENTFigure.3 shows the compensation voltage vector. Thecompensation voltage vector move discontinuously, andits trajectory is hexagon.Figure. 3. compensation voltage vectorThe current vector in 2-phase rotary ( d / q ) frame as shown in Figure.4. The phase of current vector can be obtained from Figure.4 as: e w dt ϕθ=+⎰Figure. 4. Phase of current vectorThe rotor flux orientated control technology be used to control PMSM in the servo system, and realize decoupling by control 0d I =, therefore, 90o θ= .Current vector with respect to error voltage vector asshown in Table.II.TABLE.II CURRENT VECTOR WITH RESPECT TO ERROR VOLTAGE VECTORBy considering the periodicity and parity of the compensation voltage vector in the α /β frame, the Fourier transform can be summarized as in (2):alfa bet 11a cos()U sin()n n n n U a n b n ϕϕ∞=∞=⎧∆=⎪⎪⎨⎪∆=⎪⎩∑∑ (2) Where n a can be calculated as in (3):0160566562222cos()24(()cos()32()cos()32()cos()34()cos()38115(sin sin sin )326226(1,2,3...)nn n d d d d d a a n d U n d U n d U n d U n d U n n n n ππππππππϕϕπϕϕπϕϕϕϕϕϕππππ∞==∆+∆+-∆+-∆∆=++=∑⎰⎰⎰⎰⎰ (3) In a similar way, n b is represented as in (4):a 0lfa sin()285(cos cos )366(1,2,3...)n d b U n d U n n n ππϕϕπππ=∆∆=-=⎰ (4) Using (3) and (4) through (2), the compensation voltage in 〈 /® frame can be obtained as:alfa beta 411(cos cos5cos 7...)57411(sin sin 5sin 7...)57d d U U U U ϕϕϕπϕϕϕπ⎧∆=∆+-+⎪⎪⎨⎪∆=∆--+⎪⎩(5) From (5), there are no zero-phase voltage such as 3-th,9-th harmonics, and higher odd harmonics have little effect to the output voltage distortion. Therefore, its sufficient to decrease the dead-time effect by compensate fundamental, 5-th and 7-th harmonics only. The block diagram of vector control containing dead-time compensation as shown in Figure.5.Figure. 5. Block diagram of FOC containing the dead-timeCompensationIV. SIMULATION OF DEAD-TIME EFFECTA preliminary simulation analysis has been performed to test the compensation validation. The simulation module of the servo system has been set up in accordance with Figure.5. Parameters of the tested motor is listed in Table.III. As operation condition, a 60r/min reference speed and a 2Nm load torque have been imposed. A 10KHz modulation frequency for the control has been imposed, while a 4.8us delay time has been considered as the system’s dead-time.TABLE.IIIPARAMETERS OF THE TESTED MOTORFigure.6 shows the simulation results of current and voltage before and after dead time compensate been used.We can see that the phase current is distorted severely due to the dead-time effects, and the distortion is remarkably reduced in the proposed scheme.(a) without dead time effect(b)with dead time effectFigure. 6. Simulation results of voltage and currentV. EXPERIMENT RESULTThe proposed compensation method is realized using a DSP-based control system of PM synchronous motor. The processor is the fixed-point DSP(TMS320LF2407A) with a clock of 40MHz. The HCPL-7840 isolation amplifier isused to measure the phase current and the dclink voltage, and the measured signals are converted to digital value by using a analog-to-digital converters (ADCs) with a resolution of 10-bits. A incremental encoder with a resolution of 2500-pulse/rev and a position processor are employed to obtain position of the rotor flux and measure the rotor speed. The resolution of speed measurement is 2r/min considering the resolution of encoder and the system sampling period. The threephase inverter is constructed by using a intelligent power module including six IGBTs, gate drives, and protection circuits. The performance of the control system with the proposed compensation scheme is compared with the no compensation scheme. Figure.7 (a) shows the experiment results of phase current without dead-time compensation. Without a compensation scheme, the dead-time causes the undesired current population in the pahse currents. However, in the proposed compensation scheme, these distortion is removed perfectly as shown in Figure.7(b).(a) without compensation(b) with compensationFigure. 7. Experiment results of a-phase currentFigure. 8 describes the steady-state speed at 60r/min. Considering the errors of measurement is 2r/min, the speed error without dead time compensation is 2r/min, and this value reduced to 0 when the proposed compensation method is applied.(a)without compensation(b) with compensationFigure. 8. Experiment results of phase speedVI. CONCLUSIONBy apply the FFT to the compensating voltage in one period of three phase output current, without any additional hardware. the dead time effects is eliminated by compensate the 1th, 5th, 7th harmonic components only. The compensation method is based on the 2-phase stationary frame. Simulation and experimental results fully confirm the validity of the compensation algorithm.VII. REFERENCES[1] Seung-Gi Jeong, Min-Ho Park. The analysis and compensation of dead-timeeffects in PWM inverters[J].Industrial Applications, IEEE Transactions, 1991, 38(2):108-114.[2] Sukegawa. T, Kamiyama. K, Mizuno. K, Matsui. T, Okuyama. T, Fully digital,vector-controlled PWM VSIfed AC drives with an inverter dead-timecompensation strategy[J]. Industry Applications, IEEE Transactions, 1991,27(3):552-559[3] Hyun-Soo Kim, Hyung-Tae Moon, Myung-Joong Youn. On-line dead-timecompensation method using disturbance observer[J]. Power Electronics , IEEE Transactions, 2003, 18(6): 1336-1345.[4] Y. Murai, T. Watanabe, H. Iwasaki. Waveform distortion and correction circuit forPWM inverters with swtiching lag-time[J]. Industrial Applications, IEEETransactions, 1987, 23(5):881-886.[5] Urasaki N, Senjyu T. A dead-time compensation strategy for permanent magnetsynchronous motor drive suppressing current distortion[C]// The 29th Annual Conference of the IEEE on Industrial Electronics Society,Virginia, USA: IEEE, 2003,2:1255-1260.[6] D. Leggate, R. J. Kerkman. Pulse-Based Dead-Time Compensator for PWM Voltage Inverters[J]. IndustrialApplications, IEEE Transactions, 1997, 44(2):191-197.中文译文关于交流伺服驱动器的死区效应的分析与补偿摘要——一个关于交流电在线死区补偿方法的建议。
电子论文-交流伺服系统中的死区效应分析与补偿
ΔUβ = 式中 :
π
n=1
φ) , ∑b sin ( n
( 1)
δT/ T s ) U dc δ 式中 :ΔU d = ( , T = td + ton - toff ; T s 为 逆变周期 . 从式 ( 1) 可以看出 , 死区时间 td 最直接的影 响就是使输出电压出现了畸变 , 导致输出电流含
Δ ΔUαco s ( n φ) dφ = 8 U d ・ π 0 π 3 π π 1 π 1 n n 5n sin + sin + sin 2 6 2 2 6 ( n = 1 ,2 , … ); π π 8ΔU d n 5n co s - co s bn = π 6 6 3 an =
2
∫
( n = 1 ,2 , … ) ,
覃海涛 沈安文 张 侨 祝 庆
( 华中科技大学 控制科学与工程系 , 湖北 武汉 430074)
摘要 : 分析了逆变器的死区效应产生的原因及其对交流伺服系统控制性能产生的影响 ,指出死区补偿的关键 在于电流相位的获取 ,为了克服实际系统中电流零点的模糊性 ,提出了一种基于两相静止坐标系下的前馈死 区补偿方法 . 该方法通过对三相输出电流一个周期内补偿电压进行傅里叶变换 ,发现仅需补偿 1 ,5 ,7 次谐波 分量即可消除死区效应 . 仿真和试验结果验证了这种方法的正确性和可行性 . 关 键 词 : 永磁同步电机 ; 空间矢量脉宽调制 ; 交流伺服 ; 死区补偿 ; 电流矢量角 ; 误差电压矢量 中图分类号 : TM341 文献标识码 : A 文章编号 : 167124512 ( 2009) 0820069204
新能源汽车同步电机伺服系统中的死区分析及补偿
图 3 控制思路 1 的死区时间对应方式
３ 新能源汽车同步电机伺服系统中死区补偿策略
根据上面对新能源汽车同步电机伺服系统中死区的原 理的分析，该文采用这样的办法对其进行补偿 ：设功率管 延迟时间也就是死区时间为 Td，然后在该死区时间下计算 获得死区效应的电压矢量（用 Ud 表示），并将其补偿矢量 项作为基本电压矢量项应用于矢量控制中 SVPWM 的生成 阶段，这样就可以实现死区补偿。
在图 1 中，其 CAN 通信接口、电压电流 AD、用户数 字控制按钮等模具均与主控系统构成双向传递，单片机处 理温度传感器检测的数据。
１．２ 软件系统
该文所分析的系统硬件电机采用的是嵌入式永磁同步 电机，这种电机具有交轴和直轴电感差异比较大的特性。在 实际应用上，也正是利用这一特性来扩展同步电机的速度 范围，以获得更优异的速度控制效果。结合其电机这一特 性，并从工程应用的角度和现有成熟的控制方案入手，采用 弱磁控制和最大转矩电流比（缩写为 ：MTPA）相结合的办 法。前者是同步电机在恒功率区工作，当产生的反电动势 与逆变器电压极值相等时，就会出现由于无法实现对电机 进行电流控制而导致不能提高转速的情况发生，这个时候 就需要弱磁控制。对应的这个临界速度值如式（1）所示。
图 4 控制思路 2 的死区时间对应方式
伏秒平衡原理在扇区的相邻两电压矢量以及构建一个合适 的零电压矢量来表达。
-2-
高新技术
2019 NO.9（下） 中国新技术新产品
图 5 划分扇区后的基本电压矢量畸变补偿分析图
Us=（U0tx+U60ty+0111t0）Ts
PMSM交流伺服系统死区效应补偿策略与实现
Dead- time Compensation Strategy and Realization for PMSM Servo System
ZH ON G Y i- chang1 , ZH O NG L un- lo ng 2 , CH EN Cong1 ( 1 . A p p lied T echnical Col lege , H unan I nstitute of Engineer ing , X iangtan 411101 , H unan, China; 2 . T ianj in K ey L ab f or A dv anced S ignal P rocessing , Civil A v iation Univer sity of China, T ianj in 300300 , China) Abstract: T he ex istence of dead- time effect of PM SM causes the current disto rted and the servo system unstable under the situation of low speed. In order to attain the continuous current wave and improve the w avefrom, analyzed the influence of dead- time effect and proposed a new method by combining on- line compensation with zero- current clamping technology further more based o n the traditional technique of the aver age dead time voltag e compensation. T he experimental results demonstrate the pro posed strateg y is effective and feasible. Key words: permanent magnet sy nchro no us moto r ( PM SM ) ; servo sy stem; dead- time effect; zero - cur rent clamp; o n- line compensatio n
SVPWM中全新的死区时间效应补偿方法
ＳＶＰＷＭ中全新的死区时间效应补偿方法杨来坡王泰宇徐鸿李千里安徽中家智锐科技有限公司摘要：文章对３相逆变的死区时间效应进行了分析，同时给出了一种全新的针对永磁同步电机驱动中死区效应的补偿方法。
该方法同时考虑了零电流钳位和寄生电容的影响，经过计算和实际验证，确实改善了死区效应的影响。
本方法理论分析的有效性及其实际效果都通过在空调直流电机驱动控制应用中得到了充分验证。
关键词：三电平逆变器；死区时间；补偿；ＰＷＭＤｅａｄ－ｔｉｍｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＳＶＰＷＭ Ｌａｉｐｏ ＹａｎｇＴａｉｙｕ ＷａｎｇＨｏｎｇ ＸｕＱｉａｎｌｉ ＬｉＡｎｈｕｉ Ｃｈｅａｒｉ Ｚｈｉ Ｒｕｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ ＣｏｍｐａｎｙＡｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ Ｄｅａｄ－ｔｉｍｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅｓ ｂｒｉｄｇｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ａ Ｄｅａｄ－ｔｉｍｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｆｏｒ ａ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ－ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ ｄｒｉｖｅ ｔａｋｉｎｇ ｚｅｒｏ－ｃｕｒｒｅｎｔ ｄａｍｐ ａｎｄ ｐａｒａｓｉｔｉｃ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ． Ｉｔ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ Ｄｅａｄ－ｔｉｍｅ ｅｆｆｅｃｔ， ｗｉｔｈ ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ ａｎｄ ｌｉｔｔｌｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ．Ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅｏｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ， ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｏｆ Ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ ｍｏｔｏｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌ ｉｎｖｅｒｔｅｒ；Ｄｅａｄ ｔｉｍｅ；Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ＰＷＭ SVPWM中全新的死区时间效应补偿方法作者：杨来坡， 王泰宇， 徐鸿， 李千里作者单位：安徽中家智锐科技有限公司本文链接：/Conference_7950587.aspx。
永磁同步电机逆变器死区补偿技术
永磁同步电机逆变器死区补偿技术现今工业伺服驱动中多采用驱动永磁同步电动机(PMSM)的交流伺服系统，其交流驱动单元使用三相全桥电压型逆变器。
PWM调制的变频控制技术实现了对交流电机动态转矩的实时控制，大大提高了伺服系统的控制性能。
然而，对于PWM逆变器，在驱动功率管的开关信号中插入延时时间以防止直流母线直接短路，延时时间的引入将导致死区时间效应，引起逆变器输出波形的畸变和基波电压的降落，影响了伺服系统性能的进一步提高。
为补偿Td引起的电压波动，研究人员提出了各种补偿方法，大致可划分为三类。
最普遍的方法是在电流极性相同的区间内，根据缺少的脉冲列相应加上极性相反的脉冲列，以抵消其影响。
由于三相电流必有一相与另两相极性相反，一种简单的方法是对极性相反的相实行二倍的电压过补偿，使三相电压死区影响相互抵消，线电压波形为正弦形。
详细分析了死区产生的原因和影响，并根据模拟调制和数字调制分别给出了死区的硬件电路补偿方法。
文献[3]根据全桥电路的开关状态，提出了一种带死区补偿的逆变器数学模型，该模型的特点是由简单的滞环结构组成，根据此模型可由一计算公式实现死区补偿。
第二类方法是根据无效器件原理实现死区补偿的。
在任意时刻，逆变器每一桥臂两个功率器件中只有一个是有效的。
当上桥臂器件关断时，不论下桥臂器件是否导通，输出电压都是直流母线的负端电压，此时称下桥臂器件是“无效”的。
死区补偿的办法是，维持有效器件的驱动信号不变，改变无效器件的驱动信号使之满足设置死区的要求。
既然“无效”器件的通、断并不影响输出电压状态，那么也就不需要驱动信号了，只给有效器件发出驱动信号就可以了，这样也就不需要加入死区，也就没有什么死区补偿的问题了。
但该方法在电流过零点处会由于误差导致畸变，因此使用这个方法时要注意电流过零区域的处理。
一些学者进一步提出了改进方法。
在电流过零点加一滞环，在滞环时间内使用正常的开关死区保护，可减小畸变。
由于电流采样中的干扰和电流变化的复杂性，文献[5]在电流过零点附近的区域应给出两路驱动信号并加入死区及死区补偿。
全数字伺服系统中死区效应的补偿方法
全数字伺服系统中死区效应的补偿方法浙江大学 电力电子国家专业实验室 胡庆波 吕征宇关键词： 伺服系统、电压型逆变器、死区效应、谐波电流、DSP目前，在伺服控制系统中，通常采用三相电压型逆变器来驱动伺服电机。
桥式电路中为避免同一桥臂开关器件的直通现象, 必须插入死区时间。
死区时间和开关器件的非理想特性往往会造成输出电压、电流的畸变，从而造成电机转矩的脉动，影响系统工作性能。
因此，必须对电压型逆变器中的死区效应进行补偿。
文献[1-4]对三相逆变器的死区效应进行了补偿。
其中文献[1]采用平均值理论，计算出一个工作周期中的误差电压并直接补偿在参考电压上，文中忽略了开关器件的非理想特性，仅仅对死区时间造成的误差电压进行了补偿，该方法简单易行，但补偿精度较低;文献[2]在对死区时间和开关器件的非理想特性造成的死区效应进行补偿的同时，提出了一种补偿时间的离线测量方法。
该方法把开关器件的电气特性与其工作电流看成线性的关系，并且要求系统对电流有很好的控制特性;文献[3]针对空间矢量调制提出了只对其中一相电压进行补偿的方法，但没有考虑开关器件的导通压降，并且在整个逆变输出周期中，其补偿时间为一常数。
文献[4]提出了死区时间的一种离线测量方法，根据工作电流的范围预先测出补偿时间，然后分段进行补偿，该方法与前文几种补偿方法相比，可以通过电流的大小来调节补偿时间，但在一定的电流范围内补偿时间仍然是一常数。
对于逆变器的死区补偿，主要取决于两个方面，一是补偿时间的确定;二是负载电流方向的检测。
本文将对两者加以介绍。
综合上文提到的文献，其补偿时间在整个逆变输出周期皆为定值，但是在实际电路中，补偿时间往往会根据电路工作点的不同而变化。
另外，在直流侧电压较高的前提下，由开关器件的导通压降造成的畸变可以近似忽略，但在蓄电池作为直流侧输入时，其工作电压较低，此时由开关管导通压降带来的输出电压畸变较大，应加以考虑。
综合以上几点，本文提出一种死区时间的实时计算方法，即在一个逆变输出周期中，通过占空比的变化相应的调整补偿时间。
永磁同步伺服控制系统死区效应补偿方法
流 波形 畸变 和 输 出转 矩 的 波 动 ，直 接 影 响 了低 速 运
行状 态 下 永 磁 同步 伺 服 电 动 机 系 统 的性 能 ＿Ｊ 目 ３。 前对 于死 区效 应 的 补 偿 方 法 主要 有 两 种 ，一 种 是 基 于平均误 差 电压 补偿 法 ，这 种 方 法 的优 点 是 易 于 实
将逆 变 器开 关 延 时 一 段 时 间 开 通 ，这 个 时 间 就是 死
本 文在 永磁 同步 电动机矢 量 控制 系 统 的基 础 上 ， 分 析 了逆变 开 关死 区效 应 和 这 种 死 区效 应 引 起 的定
想 的正 弦波 ，从 而 获得恒 定 的输 出转 矩 … 。 但 在实 际情 况 中 ，逆 变 开 关 具 有 一 定 的 开通 和 关 断时 间 ，并 且 开 通 时 间 小 于 关 断 时 间 ，为 避 免 同 相 桥臂 的上 下 管 同 时 导 通 而 引 发 短 路 故 障 ，通 常会
０ 引 言
对 于低 速大 力 矩 的永 磁 同 步伺 服 电 动机 控 制 系 统 ，在 低速 运行 时 的力 矩 平 稳 性 能是 衡 量 系 统 是 否 优 秀 的重要 指 标 。假 设 永 磁 同 步伺 服 电动 机 的 反 电 势 为理 想 的 正 弦 波 、逆 变 器 具 有 理 想 的 开 关 特 性 ， 此 时控 制逆 变 器 的 开 关 状 态 ，可 以使 定 子 电压 形 成
ｓａｏ ｕ ｒ ｎ ，ａ ｄ ｃ ｍｐ ｎ ａｅ ｏ ｔｇ ｓ ｓ ｌ ｃｅ ｏ ｃ ｍｐ ｎ ａ ｅ ｔ ｅ ｓａｏ ｕ ｒ ｎ ｉｔｒｉｎ ｃ ｕ ｉ ｇ ｂ ｔ ｔｒｃ ｒｅ ｔ ｎ ｏ ｅ ｓ ｔ ｄ ｖ ｌ ｅ ｗａ ｅｅ ｔ ｄ ｔ ｏ ｅ ｓ ｔ ｈ ｔｔ ｒ ｃ ｒｅ ｔｄ ｓｏ ｏ ａ ｓ ｙ ａ ｔ ｎ ｔ ｅ ｄ ａ —ｉ ｆ ｃ ． ｈ ｅｄｔ ｍｅ ｅ ｆ ｔ ｅ Ｋｅ ｒ ｓ ＭＳ ；ｉ ｖ ｒ ｒ ｏ ｅ ｓ ｔ ｎ ｏ ｅ ｄ ｔ ｆ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｐ Ｍ ｎ ｅ ｔ ；ｃ ｍｐ ｎ ａ ｉ ｆ ａ — ｍｅ ｅｆ ｔ ｅ ｏ ｄ ｉ ｅ
死区对逆变性能的影响及其补偿方法
死区对逆变性能的影响及其补偿方法代伟;龙英文;宋芳;章伟【摘要】Basing on analyzing the dead-time effect on single-phase SPWM inverter's output waveform charac-teristics,a new control scheme was proposed to improve dead zone effect.Through adopting DC bus voltage feed-forward compensation measures to adjust wave shape at real time, the third harmonic component in the output voltage was reduced effectively and the dead-time effect on the inverter performance was improved to a greater extent through combined with current feedback pulse adjustment and repetitive control.The relevant experiments on a laboratory-made inverter show that, the said methods can effectively improve the voltage waveform distortion and reduce the output voltage harmonic content.%在分析死区时间对单相SPWM逆变输出波形特性影响的基础上,提出一种新的方案来改善死区效应.通过采用直流母线电压前馈补偿的措施来实时调整载波形状,可以有效降低输出电压的三次谐波,同时结合电流反馈脉冲调整和重复控制来更大程度地改善死区对逆变性能的影响.在实验室自制的逆变器中进行了相关实验,结果表明:所提方法可以有效改善电压的波形畸变,降低输出电压的谐波含量.【期刊名称】《化工自动化及仪表》【年(卷),期】2018(045)004【总页数】5页(P294-297,311)【关键词】死区时间;补偿;重复控制;直流母线电压;前馈补偿【作者】代伟;龙英文;宋芳;章伟【作者单位】上海工程技术大学机械工程学院;上海工程技术大学机器人智能控制及功能化设计实验室;上海工程技术大学机器人智能控制及功能化设计实验室;上海工程技术大学机器人智能控制及功能化设计实验室;上海工程技术大学机器人智能控制及功能化设计实验室【正文语种】中文【中图分类】TM464逆变系统是新能源发电过程中最重要的部分，它的作用是将直流电转换为一般设备需要的交流电[1]。
PMSM交流伺服系统死区效应补偿策略与实现
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈｅ ｅ ｓ ｅ ｃ ｆｄ ａ ｔｍ ｅ ｅｆ ｃ ｆＰＭ ＳＭ ａ ｅ ｈｅｃ ｒ ｎｔｄ ｓｏｒｅ ｎｄ ｔ ｅ ｓ ｒ ｏ ｓ ｓ ｅ ｕ ｓｒ ｃ ： ｘｉｔ ｎ ｅ ｏ ｅ ｄ—ｉ ｆｅ ｔｏ ｃ ｕｓ ｓｔ ｕｒｅ ｉｔ ｔ ｄ ａ ｈ ｅ ｖ ｙ ｔ ｍ ｎ－ ｓ ａ ｅ ｕｎｄ ｒ ｔ ｅ ｓｔ ｔｏｎ ｏｆｌ ｔ ｂｌ ｅ ｈ ｉｕａ ｉ ｏｗ ｐｅ ｄ． Ｉ ｄｅ ｏ ａｔａｎ ｔ ｅ ｃ ｎｔｎｕ ｓ ｅ ｎ ｏｒ ｒｔ ｔ ｉ ｈ ｏ ｉ ｏｕｓｃ ｒ ｎｔｗ ａ ｅ ａ ｍ ｐ ｏｖ ｈｅ ｗａｖ — ｕｒ ｅ ｖ ｎｄ ｉ ｒ ｅ ｔ ｅ ｆ ｏ ， ａ ａ ｙ ｅ ｈｅ ｉ ｌ ｎｃ ａ —ｉ ｅｅ ｆ ｃ ｎｄ ｐｒ ｐｏ ｅ ｗ ｅ ｈ ｏｍ ｂ ｎ ｎ —ｉ ｏ ｐｅ ａ ｉｎ ｒｍ ｎ ｌ ｚ ｄ ｔ ｎｆｕｅ ｅｏｆｄｅ ｄ ｔｍ ｆｅ ｔａ ｏ ｓ ｄ ａｎｅ ｍ ｔ ｏｄ ｂｙ ｃ ｉ ｉ ｇ ｏｎ ｌｎｅｃ ｍ ｎｓ ｔｏ
ｃａ ｌｍｐ； ｎ ｌ ｅ ｃ ｍ ｐ ｎ ａ ｉｎ ｏ — ｎ ｏ ｅ ｓ ｔｏ ｉ
１ 引 言
永磁 同步 电动 机 （ ＭＳ ） 有 高 气 隙 磁 通 、 Ｐ Ｍ 具 大转矩 惯性 、 结构 紧凑 、 靠性 高 、 控性好 、 率 可 可 功 因数 高等优 点 ， 泛用 于交 流伺 服系 统 ， 很 多场 广 但 合要求 系统 具有 较 宽 的 调 速 比 ， 么如 何 满 足 系 那 统在低 速情 况下 的性 能就 尤为重 要 。 由于系统 在 低速情 况下 逆变 器 输 出产 生 的相 电流谐 波 ， 易 极
全数字伺服系统中死区效应的补偿方法
全数字伺服系统中死区效应的补偿方法浙江大学 电力电子国家专业实验室 胡庆波 吕征宇关键词： 伺服系统、电压型逆变器、死区效应、谐波电流、DSP目前，在伺服控制系统中，通常采用三相电压型逆变器来驱动伺服电机。
桥式电路中为避免同一桥臂开关器件的直通现象, 必须插入死区时间。
死区时间和开关器件的非理想特性往往会造成输出电压、电流的畸变，从而造成电机转矩的脉动，影响系统工作性能。
因此，必须对电压型逆变器中的死区效应进行补偿。
文献[1-4]对三相逆变器的死区效应进行了补偿。
其中文献[1]采用平均值理论，计算出一个工作周期中的误差电压并直接补偿在参考电压上，文中忽略了开关器件的非理想特性，仅仅对死区时间造成的误差电压进行了补偿，该方法简单易行，但补偿精度较低;文献[2]在对死区时间和开关器件的非理想特性造成的死区效应进行补偿的同时，提出了一种补偿时间的离线测量方法。
该方法把开关器件的电气特性与其工作电流看成线性的关系，并且要求系统对电流有很好的控制特性;文献[3]针对空间矢量调制提出了只对其中一相电压进行补偿的方法，但没有考虑开关器件的导通压降，并且在整个逆变输出周期中，其补偿时间为一常数。
文献[4]提出了死区时间的一种离线测量方法，根据工作电流的范围预先测出补偿时间，然后分段进行补偿，该方法与前文几种补偿方法相比，可以通过电流的大小来调节补偿时间，但在一定的电流范围内补偿时间仍然是一常数。
对于逆变器的死区补偿，主要取决于两个方面，一是补偿时间的确定;二是负载电流方向的检测。
本文将对两者加以介绍。
综合上文提到的文献，其补偿时间在整个逆变输出周期皆为定值，但是在实际电路中，补偿时间往往会根据电路工作点的不同而变化。
另外，在直流侧电压较高的前提下，由开关器件的导通压降造成的畸变可以近似忽略，但在蓄电池作为直流侧输入时，其工作电压较低，此时由开关管导通压降带来的输出电压畸变较大，应加以考虑。
综合以上几点，本文提出一种死区时间的实时计算方法，即在一个逆变输出周期中，通过占空比的变化相应的调整补偿时间。
2008 交流伺服系统逆变器死区效应分析与补偿新方法_刘栋良
第28卷第21期中国电机工程学报V ol.28 No.21 Jul. 25, 200846 2008年7月25日 Proceedings of the CSEE ©2008 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号：0258-8013 (2008) 21-0046-05 中图分类号：TM 464 文献标识码：A 学科分类号：470⋅40交流伺服系统逆变器死区效应分析与补偿新方法刘栋良1，贺益康2（1．杭州电子科技大学自动化学院，浙江省杭州市 310018；2．浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027）Analysis and Compensation of AC Servo System on Inverter Dead-time EffectLIU Dong-liang, HE Yi-kang(1.College of Automation, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, Zhejiang Province, China;2.College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, Zhejiang Province, China)ABSTRACT：The existence of inverter dead time makes the output voltage and current of inverter be different from its reference voltage and current. Dead time of inverter increases the harmonic of inverter output and makes the output torque of servo motor ripple largely. Especially in the condition of low speed，dead time may cause servo system unstable. The influence of inverter dead time on AC servo system, especially in the condition of low speed, was analyzed. A new on-line dead time delay compensation algorithm was proposed to improve the inverter output performance. The triggers for the inverter switches, additional circuits or off-line experimental measurement are unnecessary. The realization of the algorithm is simple and the harmonics in output waveform are small. The current ripple when the system works at the low frequency is reduced. Simulation and experimental results demonstrate the proposed algorithm is effective and feasible.KEY WORDS：permanent magnet synchronous motor; dead- time compensation; low speed; inverter; servo system摘要：死区效应的存在使得逆变器输出电压和电流不能跟踪参考电压和电流，同时输出增加了谐波分量，使系统的输出转矩存在很大脉动，尤其电机在低速运行时，可能导致系统的不稳定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图3 误差电压矢量 图4 电流矢量相位
由于补偿电压的周期性以及奇偶性 , 利用傅 里叶变换化简α和β坐标系下的补偿电压
∞
ΔUα =
图2 逆变器一相的驱动信号和输出电压
n=1
φ) ; ∑a co s ( n
n
∞
( 2)
n
关延时的实际驱动信号 ; ( c ) 实际的输出电压 . 从 图 2 可以看出 , 一个开关周期内每相桥臂切换两 次 , 实际输出电压和理想电压之间的差值定义为 平均误差电压 δU =
1 死区效应分析
图 1 为三相逆变器中的一相 , 定义相电流 i a 极性以流向负载为正 . a . 当电流 i a 为正向时 : 如果此时上管 T + 开
作者简介 : 覃海涛 ( 19842) ,男 ,博士研究生 , E2mail : htqsunny @163. com © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
从 D + 流过 , 那么此期间 a 点电压由于 D + 的导通 被钳位在 + U dc / 2 , 故输出电压误差时间为 td +
ton .
永磁同步电机来说 , 多采用基于转子磁场定向的 矢量控制 , 此时控制 I d = 0 实现解耦 , 故可认为 θ= 90° .
完整的逆变器一相驱动信号和输出电压关系 如图 2 所示 : ( a) 理想驱动信号 ; ( b) 考虑死区和开
收稿日期 : 2009201204.
流极性实时地改变调制脉宽的方法 . 上述方法均 得到了很好的死区补偿效果 , 但是都增加了硬件 和软件的难度 ,实用性受到了限制 . 本文提出了一 种基于两相静止坐标系下的死区补偿方法 , 根据 电流矢量的相位给出补偿算法 , 不需要增加额外 的硬件 ,算法简单 ,易于实现 .
・70 ・
华 中 科 技 大 学 学 报 ( 自然科学版)
第 37 卷
有低次谐波 , 从而使系统产生转矩脉动和速度的 波动 .
2 死区补偿方法
图1 逆变器的一相开关电路
通 ,下管 T - 关断 : 在死区时间和上管完全开通 前 ,电流都从续流二极管 D - 中流过 , 那么此期间 a 点电压由于 D 的导通被钳位在 - U dc / 2 ; 直到 死区时间结束上管开通 , 电流才从 T + 中流过 , 真 实的输出电压误差时间为 td + ton , 其中 : ton 是绝缘 栅双极晶体管的开通时延 ; td 为死区时间 . 如果此时上管 T + 关断 , 下管 T - 开通 :在 T + 完全关断前 , 电流仍然从 T + 流过 , 完全关断后 , 电流从 D - 流过 , 那么输出电压误差时间为 t of f , 这里 t of f 是 I GB T 的关断时延 .
・71 ・
ΔUα = ( 4/π)ΔU d ( co s φ + ); co s ( 5φ / 5) - co s ( 7φ / 7) + … ΔUβ = ( 4/π)ΔU d ( sin φ
). sin ( 5φ / 5 ) - sin ( 7φ / 7) + …
( 3)
速度波形 . 可以看出 , 死区补偿之后的电流正弦性 较好 , 消除了由死区效应造成的零电平钳位现象 , 速度波动幅度减小 .
第37卷 第8期 2009年 8月
华 中 科 技 大 学 学 报 ( 自然科学版) J . Huazhong U niv. of Sci. & Tech. ( Nat ural Science Editio n)
Vol. 37 No . 8 Aug. 2009
交流伺服系统中的死区效应分析与补偿
- ΔU d + ΔU d ( i a > 0) ; ( i a < 0) ,
ΔUβ = 式中 :
π
n=1
φ) , ∑b sin ( n
( 1)
δT/ T s ) U dc δ 式中 :ΔU d = ( , T = td + ton - toff ; T s 为 逆变周期 . 从式 ( 1) 可以看出 , 死区时间 td 最直接的影 响就是使输出电压出现了畸变 , 导致输出电流含
Δ ΔUαco s ( n φ) dφ = 8 U d ・ π 0 π 3 π π 1 π 1 n n 5n sin + sin + sin 2 6 2 2 6 ( n = 1 ,2 , … ); π π 8ΔU d n 5n co s - co s bn = π 6 6 3 an =
2
∫
( n = 1 ,2 , … ) ,
从式 ( 3) 可以看出由死区效应造成的电压畸 变只叠加了基波和奇次谐波分量 , 并且不含有 3 , 9, … 次谐波 . 补偿时 , 高次谐波分量幅值很小可以 忽略 , 只需要补偿 1 , 5 , 7 次谐波分量即可 .
3 仿真及实验结果
基于以上对死区效应及其补偿方法的分析 , 用 saber 软件对 PMSM 转子磁场定向的矢量控 制系统进行仿真 . 仿真中 , 给定转速为 60 r/ min , 负载为 2 N ・m . 图 5 为死区补偿前后力矩电流 i q , 励磁电流 i d , 线电压 uab 和 u bc , 相电流 i a 和 i b
Abstract : Analyzed were t he reaso n why t he dead2time effect rises in t he inverter and how it influences t he co nt rol effect s of alternating current ( AC) servo systems. It is fo und o ut t hat t he key point of t he dead time co mpensatio n is o btaining t he current angle. In o rder to overco me t he f uzzy of t he current zero point in t he real system , a met hod based o n a feed2forward app roach t hat p roduces co mpensating signal by use t he angle of t he current vector in t he is p ropo sed. By apply t he Fo urier t ransform ( FF T) to t he co mpensating voltage in o ne period of t he t hree p hase o utp ut current , t he dead time effect s is e2 liminated by co mpensate t he 1 , 5 , 7 harmo nic co mpo nent s o nly. The experimental result s show t he effectiveness of t he met hod. Key words : permanent magnet synchro no us motor ( PMSM ) ; space vector p ul se widt h moderate ; AC2 servo ; dead2time co mpensatio n ; current vecto r angle ; error voltage vector
功率器件由于其存储效应存在关断延时 , 为 了避免同一桥臂的上下两个开关管发生直通 , 必 须在每个开关管的开通和关断信号之间设置一个 死区时 间 , 它 的 存 在 使 得 逆 变 器 实 际 输 出 的 PWM 波形并不等效于理想的正弦波形 , 导致电 流、 磁链跟踪性能变差 , 电磁转矩产生脉动 [ 1～10 ] . 一般的死区补偿方法都是基于三相静止坐标系 , 根据三相电流的极性得到三相补偿电压 , 然后分 别累加到给定电压上 [ 1 ,2 ] . 文献 [ 3 ] 提出一种在线 死区补偿方法 : 基于死区效应造成输出电压偏低 , 取给定电压和实际电压的差值作为电压补偿量去 补偿下次的给定电压 ; 文献 [ 5 ] 中提出一种根据电
b. 当电流 i a 为负向时 : 如果此时上管 T + 开
前馈死区补偿的原理就是生成一个与误差电 压大小相同 、 方向相反的补偿电压来抵消或削弱 误差电压的影响 . 由于误差电压方向由电流极性 决定 , 利用相电流极性和式 ( 1 ) 给出相补偿电压 , 将此补偿电压累加到输出电压矢量上即可实现补 偿 . 这里要求能够非常准确地判断电流的零点 , 而 对于实际系统较难做到 , 并且电流在零点处的模 糊性还会造成补偿效果的恶化 . 基于此 , 本文提出 了一种基于两相静止坐标系下的死区补偿方法 : 仅根据电流矢量相位得到α和β坐标系下的补偿 电压 . 误差电压由电流极性决定 , 三相电流不同的 极性组合对应不同的误差电压 . 图 3 为对应的补偿电压矢量图 , 可以看出误 差电压矢量为正六边形而非圆 . 空间坐标系下的 电流矢量如图 4 所示 , 可知电流矢量的相位为 : φ=
图6 死区补偿前和补偿后相电流
图 7 死区补偿前和补偿后的速度 v 波形 图 5 死区补偿前后波形
( 虚线为补偿前 , 实线为补偿后)
参
考
文
献
[ 1 ] J eong Seunggi , Park Minho . The analysis and com2 pensatio n of dead2time effect s in PWM inverters [J ] . Indust rial Applicatio ns , IEEE Transactions , 1991 , 38 ( 2) : 1082114. [ 2 ] Sukegawa T. Fully digital , vecto r co nt rolled PWM VSI2fed AC drives wit h an inverter dead2time com2 pensatio n st rategy [ J ] . Indust ry Applications , IEEE Transactions , 1991 , 27 (3) : 5522559. [ 3 ] Hyunsoo Kim. On line dead time compensatio n met h2 od using dist urbance observer[J ] . Power Elect ro nics , IEEE Transactio ns , 2003 , 18 ( 6) : 1 33621 345. [ 4 ] 王高林 ,于 永 . 感应电机空间矢量 PWM 控制逆变