一种逆变器死区效应补偿方法

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逆变器中死区效应及其补偿策略分析

责任编辑 :李光辉
(上接第 71 页) 聚集在载波频率 f c 及其倍数 1 Nf c 、 2 Nffc 、3 Nfc 等周围并形成边带 ,低次谐波含量极小。死区时间的存在 ,使逆变器输出电压中出现了丰富的低次谐波。这些低次谐波主要是奇次谐波 ,只有当载波比是偶数时 ,才会引入偶次谐波 ,由死区时间带来的 n 次谐波的幅值可通过但式 (4) 得到。偏差电压带来了一系列的谐波电压分量 ,且这些谐波幅值只与桥臂电压和死区时间以及载波频率有关。
uer
=
4ΔU π
(cos ( ω1 t)
+
1 3
cos (3ω1 t)
+
1 5
cos (5ω1 t)
+
1 7
cos
(7ω1
t)
+ Λ)
(4)
死区对逆变器的输出的影响可以从以下两方面
来分析 :
①死区对基波的影响 ,由图 2 可知 ,死区所形成
的偏差电压始终与逆变器输出电流 i ( t) 反相。当负载的功率因数角为φ时 ,以电流的方向为参考相量 ,
Abstract : The effects of the dead - time on the output voltage waveforms of thePWM inverter are analyzed. The dead - time effect is evaluated by averaging the voltage deviation over a half cycle of the inverter. The compensation methods of the dead - time effect are studied.

单相SPWM逆变器的死区效应分析和补偿策略_李剑

* TC 2V 其中 Δt= 2 ( 1- V dc ) *
图 4 2种常用的死区补偿方法
在传统的死区分析中 , 误差电压是仅与输出电流的极性相关且幅值恒定的正负方波。如果没有检测误差 , 这 2种开环补偿方案都能够对死区效应实现精确补偿 , 但实际情况并不是这样 [3 ]。考虑到开关管的通态管压降和开关时间的影响 , 以 IGBT 为例 , 设开通时间为 ton (包括开通延迟时间和电流上升时间 ) , 关断时间为 toff (包括存储时间和电流下降时间 ) , IGBT 的导通压降为 V sat , 二极管的导通压降为 V d。以电流 i 流出桥臂为正方向 , 在 1个开关周期内取平均值进行分析。 1)当电流 i> 0时 , 若 D 2 导通 , V dc V AN 1= - 2 - V d 若 T1 导通 , 14
V AN2= 如图 5g 所示 , V AN =
V dc - V sat 2
1 { (Δt+ tD+ ton - toff ) V AN1+ TC [ T C - (Δt+ tD+ ton - toff ) ]V AN2 }
V dc V dc * 1 V AN = T C Δt ( )+ ( T C - Δt ) 2 2 ∴ V e = V AN - V AN tD - ( toff - ton ) = - [ ( V dc + V d - V sat ) + TC * V d+ V sat V + ( s at - V d ) ] 2 V dc V
2 基本概念
单相全桥 SPW M 逆变器的主电路结构如图 1所示 ,其控制电路一般采用双极性 SPW M 调制技术。在理论上 ,同 1桥臂 2个开关管的驱动信号应严格互补。由于开关管实际上都存在一定的开 12

基于SVPWM控制的并网逆变器死区补偿方法

ＳＰＶＷＭ调制方式期望输出的圆形空间磁场这个目
标，出了简单易行的死区补偿方法。提
捕获中断、ＷＭ、Ｄ模块等。而且特意为ＳＰＰＡＶＷＭ提供了一个控制寄存器，用于通过ＤＰ内部资源实Ｓ现硬件法ＳＰＶＷＭ。硬件法实现步骤如下。（）启动ＳＰ１ＶＷＭ功能，择空问矢量的旋转选
片，中有很丰富的用于电机控制的片上资源，其包括
的正弦波形，也提高了直流母线的利用率。但是根据开关器件的工作原理，开通和关断都需要一定的时间。同一桥臂上，若一管还未完全关断，另一管就导通了，会引起直流母线短路，成开关器件的损坏。造所以需要加入死区时问，证上下管不会同时导通。保这就使得管子实际的开通关断时间与期望时间有偏差，响输出电流电压。分析死区对ＳＰ影ＶＷＭ调制方式的输出电压的影响，据ＳＰ根ＶＷＭ调制原理，准对
研究与分析
・
机械研究与应用・
基于ＳＰＶＷＭ控制的并网逆变器死区补偿方法
刘东，李迅波，龙波
６０５１０４）（电子科技大学机械电子工程学院，川成都四
摘
要：绍了ＳＰ介ＶＷＭ调制的原理及实现方法，分析了死区对ＳＰ并ＶＷＭ逆变器输出电流电压的波形的影响，此在基础上提出了一种简单易行的死区补偿方法，并在以ＤＰ４７为芯片的平台上验证了该方法的可行性。Ｓ２０

三相逆变器死区补偿

三相逆变器死区补偿一、引言在电力系统中，逆变器是将直流电转换为交流电的关键设备之一。

而三相逆变器是一种常见的逆变器类型，广泛应用于太阳能发电、风能发电等领域。

然而，由于逆变器本身的特性，会存在一个称为死区的问题。

本文将对三相逆变器死区补偿进行深入探讨。

二、三相逆变器死区问题的原因三相逆变器在将直流电转换为交流电时，需要通过开关器件来控制电流的流向。

然而，由于开关器件的切换速度有限，会导致在切换过程中，同时打开或关闭的两个开关器件存在一个时间上的间隔，即死区。

这个死区会导致电流在切换过程中断，使得逆变器输出的交流电存在失真现象。

三、三相逆变器死区补偿的方法为了解决三相逆变器死区问题，研究者们提出了多种补偿方法，下面将介绍其中的几种常见方法。

3.1 死区补偿电路死区补偿电路是一种常见的补偿方法，它通过在开关器件的控制电路中添加补偿电路，来消除死区带来的影响。

补偿电路可以根据死区时间的大小和开关器件的特性进行设计，使得在切换过程中电流能够平滑地流过。

3.2 死区补偿算法除了通过电路来进行死区补偿外，还可以通过算法来实现死区补偿。

死区补偿算法可以根据逆变器输出的电流波形，计算出合适的补偿信号，从而消除死区带来的失真。

3.3 死区时间的选择死区时间的选择也是一项重要的工作。

过小的死区时间可能导致开关器件的损坏，而过大的死区时间则会导致输出电流的失真。

因此，需要根据具体的应用场景和开关器件的特性来选择合适的死区时间。

3.4 死区补偿的效果评估在进行死区补偿时，需要对补偿效果进行评估。

评估的方法可以包括输出波形的失真程度、电流的谐波含量等指标。

通过评估补偿效果，可以进一步优化补偿方法和参数的选择。

四、三相逆变器死区补偿的应用场景三相逆变器死区补偿技术在各种领域都有广泛的应用。

以下列举了几个常见的应用场景：1.太阳能发电系统：太阳能发电系统中的逆变器需要将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电。

死区补偿可以提高逆变器的转换效率，减少输出波形的失真，从而提高太阳能发电系统的整体性能。

电压源型SVPWM逆变器死区效应补偿方法

ＬＩＵＹａｎ，ＺＨＡＩＪｉｎ — ｃｈｕｎ
（ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｉｔｔｕｔｅ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤａｌｉａｎ，Ｄａｌｉａｎ１１６６２２，ＬｉａｏｎｉｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｅｄａｔｄｅａｄ．ｉｔｍｅｅｆｅｃｔｏｆｖｏｌｔａｇｅ．ｓｏｕｒｃｅＳＶＰＷＭｉｎｖｅｒｔｅｒ．ｔ｝ｌｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｆｄｅａｄ — ｔｉｍｅｅｆｅｃｔａｎｄｚｅｒｏ — ｃｕｒｒｅｎｔｃｌａｍｐｉｎｇｏｎｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｏｆｉｎｖｅｔｅｒｒｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ａｎｏｖｅｌｄｅａｄ — ｔｉｍｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎＳＶＰＷＭｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｐｉｎｃｈ — ｏｆｉｎｔｅｒｖｌａｗａｓｓｅｔａｔｚｅｒｏｃｒｏｓｓｉｎｇｏｆＡ— ｐｈａｓｅｃｕｒｅｎｔｏｆｓｔａｔｏｒｗｉｎｄｉｎｇｏｆｉｎｄｕｃｉｔｏｎｍｏｔｏｒ．Ｆｏｒｔｈｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｏｆｄｅａｄ — ｔｉｍｅｅｆｅｃｔｏｎｉｎｖｅｒｔｅｒｏｕｔｐｕｔｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅｏｐｉｔｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｅａｄ — ｔｉｍｅｗｉｔｈｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇｄｕｔｙｃｙｃｌｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏａｉｆｘｅｄｖａｌｕｅｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｏｕｔｓｉｄｅｈｅｔｐｉｎｃｈ一０ｆｆｉｎｔｅｒｖａ１．ａｎｄａｌｉｎｅａｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅｈｏｔｄｗａｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｉｎｔｅｒｖａｌｏｆｚｅＦｏ — ｃｕｒｒｅｎｔｃｌａｍｐｉｎｇ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｉｔｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｈａｔｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｒｅｄｕｃｅｃｕｒｒｅｎｔｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎａｎｄｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｉｍｐｏｖｒｅｔｈｅｅｉｃｆｉｅｎｃｙｏｆｈｅｔｉｎｖｅｒｔｅｒ

考虑电流修正的逆变器死区效应补偿方法

１引言
永磁同步电机在低速轻载条件下运转时。逆
２死区效应及补偿方法
逆变器是电机驱动器的核心功率器件。完成直流到交流的转换。单极性电压型三相逆变器的结构如图１所示。在永磁同步电机的控制中，控制电压矢量经ＳＶＰＷＭ后。形成控制信号控制逆变器的３路６个开关，完成电机的控制。
（中国科学技术大学，自动化系，安徽合肥２３００２７）
摘要：研究了空间矢量脉宽调制（ＳＶＰＷＭ）下的逆变器死区效应补偿方法。死区效应补偿的一个难点在于电流
方向检测。这里结合ＳＶＰＷＭ过程，针对单极性电压型逆变器，在ｄ，ｑ坐标系下分析了电流在零电压矢量作用时的变化。从而根据检测电流预估出死区发生时刻的电流大小。再进行死区效应补偿。最后在电机实验平台上
ｕｄｉｅｄ．Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｓｏｎｅｄｉｆｉｃｕｌｔｙｉｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ．ＳＶＰＷＭｐｒｏｃｅｓｓｉｓｕｎｄｅｒｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓｔｏａｎａｌｙｚｅ
第５Ｏ卷第１２期
２０１６年１２月

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。

PWM逆变器死区效应的补偿

PWM逆变器死区效应的补偿1引言在PWM三相逆变器中，由于开关管存在一定的开通和关断时间，为防止同一桥臂上两个开关器件的直通现象，控制信号中必须设定几个微秒的死区时间。

尽管死区时间非常短暂，引起的输出电压误差较小，但由于开关频率较高，死区引起误差的叠加值将会引起电机负载电流的波形畸变，使电磁力矩产生较大的脉动现象，从而使动静态性能下降，降低了开关器件的实际应用效果。

本文从分析死区效应的产生机理入手，寻求死区效应的补偿方法。

2死区效应的产生利用逆变器中的一个桥臂(。

由图2可见，输出理想波与实际波之间将会引起误差波。

若忽略开关器件的存储时间及脉冲上升与下降时间，误差波可认为是矩形波。

图1逆变器的一个桥臂图2死区误差及矫正波形图3死区效应的补偿3 1调整参考波形的补偿方法假定开关频率远大于基波频率，输出电流为正弦波，每一死区引起的电压误差近似相等，则死区时间对基波电压的影响可用电流正负半周的平均电压误差来表示。

每个死区的误差波面积为：Δe=tdUd(1)式中：td——死区时间（μs）Ud——直流电源电压（V）则在每一个基波周期内的误差平均值为：ΔU=sign(i)Ud(2)式中：M——每一个周期内开关的次数T——基波周期（μs）可见，电压损失与电流幅度无关，与电流方向有关。

平均误差电压对逆变器影响的波形。

其中ur为理想基波。

若负载为感性，则电流滞后ur的角度为φ′。

平均误差电压ΔU为矩形波，与电流i成反向关系，分解后基波为Δu1。

则实际基波电压u1为理想基波ur与误差基波Δu1的叠加。

一种三相SVPWM逆变器死区补偿方法精品文档6页

一种三相SVPWM逆变器死区补偿方法空间矢量脉宽调制/电流极性/死区优化设置/死区效应1引言空间电压矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM）通过在调制周期内产生一个开关序列得到等于电压参考矢量的平均电压矢量，可以获得较高的直流电压利用率和较低的输出谐波[1]，因而得到广泛的工业应用。

但在桥式逆变电路中，为了避免同一桥臂上下开关器件的直通，必须插入死区时间。

死区时间的存在显然使逆变器不能完全精确的复现PWM控制信号的理想波形，也不能精确地实现控制目标[2]。

国内外学者对逆变器死区效应做了许多有益的研究，并提出了一系列改善措施[3-7]，文献[3-7]均采用了平均误差电压补偿法，文献[3]还对开关器件管压降和电路中寄生电容对死区效应的影响进行了研究，文献[4]在同步旋转d-q坐标系下，通过d、q轴参考电流和逆变器输出参考角频率来产生电压前馈补偿信号，文献[5]采用电机的数学模型预测定子电流对参考电压矢量进行调整，文献[6]根据电流基波和5、7次谐波表征的谐波畸变，引入两个满足收敛性可自调整的变量，实时调整以这两个变量为函数的电压补偿信号，文献[7]通过讨论输出电压矢量和三相电流方向的关系，将三相电流分成六个区域，在每个区域只对其中一相补偿。

但上述所采取的死区补偿方案都属于被动补偿，即死区效应已经发生后，根据理想输出和实际输出之间的偏差进行开环或闭环补偿。

本文在对三相SVPWM逆变器死区效应分析的基础上，采用优化的死区设置方法，主动避开死区效应，以达到补偿目的，并通过MATLAB仿真和实验验证了其有效性，证明该死区优化设置补偿法是正确的。

2三相SVPWM逆变器死区效应分析图1三相桥式PWM逆变器主电路原理图图2 传统死区设置时逆变器A相工作过程图1为感应电机PWM逆变器的原理图。

按照传统死区时间设置方法即上下管均采用“延时开通”来加入死区时间，以A相为例分析其死区效应，其它相工作过程和其类同。

基于PID控制的逆变器死区效应补偿新方法

ＣＵ￣ｒｅｎｔ
目前，ＰＷＭ逆变器已被广泛应用于交流调速、有源滤波和动态电压支撑等领域Ｊ。在ＰＷＭ逆
载电流中的谐波含量在线调整死区补偿电压的幅值，但是其设置的控制目标中忽略了死区效应所造
中图分类号：ＴＭ４６４文献标识码：Ａ文章编号：１００２— １６６３（２０１３）０６— ０５５８— ０４
Ｃｏｍｐｅｎｓａｉｔｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｅａｄ－ｉｍｅｔｅｆｅｃｔｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒｓｂａｓｅｄｏｎＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ
ＨＵＡＮＧＬｉｎｇ．ＰＩＷｅｉｃａｉ
（ＢｅｒｉｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏｍｐａｎｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅｔｈｅｖｏｌｔａｇｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｉｓｈａｒｄｔｏａｃｑｕｉｒｅｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｎｏｎ — ｉｄｅａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＳＰＷＭｉｎｖｅｒｔｅｒｉｎｄｅａｄ — ｔｉｍｅｅｆｅｃｔｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｅｗｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ，ａｍｅｔｈｏｄｗｈｉｃｈｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ，ｗｉｔｈｔｈｅｋｎｏｗｎｌｏａｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅｅｆｅｃｔｉｖｅｖａｌｕｅｏｆｃｏｍｍａｎｄｃｕｒｒｅｎｔａｓｃｏｎｔｒｏｌｔａｒｇｅｔａｃｃｏｒｄ —

正弦和空间矢量PWM逆变器死区效应分析与补偿_吴茂刚

第26卷第12期中国电机工程学报V ol.26 No.12 Jun. 2006 2006年6月Proceedings of the CSEE ©2006 Chin.Soc.for Elec.Eng.文章编号：0258-8013 (2006) 12-0101-05 中图分类号：TM301 文献标识码：A 学科分类号：470⋅40正弦和空间矢量PWM逆变器死区效应分析与补偿吴茂刚，赵荣祥，汤新舟(浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市310027)Dead-time Effects Analysis and Compensation of SPWM and SVPWM InverterWU Mao-gang，ZHAO Rong-xiang，TANG Xin-zhou(College of Electrical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310027，Zhejiang province，China )ABSTRACT：Error voltage vectors caused by dead-time effects of PWM inverter were given, the vector synthesis method was adapted to educe amplitude and phase formulas of synthesized voltage vector produced by 3-phase stator windings under dead-time effects, the characteristic of synthesized voltage vector was analyzed with simulations. In order to make practical conduct time equal to ideal given time of switching devices, a dead-time compensation method based on time was proposed, simple arithmetic was obtained with the characteristic of space vector PWM (SVPWM). A dead-time compensation method based on voltage was proposed also to eliminate error voltage vector, compensation formulas were calculated in 3-phase and 2-phase static reference frame respectively corresponding to SPWM and SVPWM. Experimental results show that the proposed method can make motor phase current waveform sinusoidal, and improved the output performance of the inverter.KEY WORDS：power electronics; dead-time effects；error voltage vector；time compensation；voltage compensation摘要：给出了PWM逆变器死区效应引起的误差电压矢量，采用矢量合成的方法，推导了死区效应作用下电机绕组产生的合成电压矢量的幅值和相位计算公式，结合仿真分析了合成电压矢量的特征。

SPWM逆变器典型死区补偿策略

, ,
很难滤除同时任何的开关器件都有一定的开关固有特性也会给逆变器的输出带来畸变
。
影响逆变器的输出本文从分析逆变器的死区入手并考虑了开关器件的固有特性简单
,
,
分析了死区及开关器件的固有特性对逆变器输出及整个系统的影响然后选择了具有代表
,
重要
∋
但是在
,
(
) ! 逆变器中
,
为确保同一桥臂上下两管子不致发生直通故障
,
,
需要加
入死区时间从而导致死区效应调速系统的动静态性能
。
、
如输出基波电压降低
,
附加谐波增加等降低了 ( ) !
,
,
∋
而死区效应产生的低次谐波使输出波形产生畸变低次谐波又
通时间该方法是在原驱动信号的基础上加以补偿
∋
,
,
给无效器件仍然送驱动信号达到补
,
,
− , . 偿效果并进行了具体的 ! + + 仿真研究仿真结果表明所提出方法的有效性和可行性
,
同时通过比较两种补偿方法的仿真结果 & 对仿真得到的速度输出电流
,
,
还与输出电流的大小和调制波的大小有关死区效应及开关管的固有特性给输出电压

单相桥式PWM逆变器死区补偿的一种方法

相关资料也介绍了死区补偿的方法．但未能采用
图文形象、直观的介绍死区补偿的过程，而采用纯数学推理和文字说明较抽象，不易理解。本文详细介绍了一种死区补偿的方法。
２
一Ｅｅ２Ｅａ２／／一
模态号
１Ｅ２一／ｌＥａ２
‰
导通器件Ｖ和Ｖ当ｉ０１４（ｉ）＞ＶＤ当ｉ０Ｄ和Ｖ４（ｉ）＜Ｖ２Ｄ当０Ｄ和Ｖ３（ｉ）＞Ｖ和Ｖ当ｉ０２３（）＜Ｖ和Ｖ３当ｉ）ｌＤ（０＞
关键词：死区补偿；脉冲宽度调制；逆变器
桥式ＰＷＭ逆变器中，为了防止同桥臂开关器
以在逆变电路中存在着五种开关状态，具体情况
件直通．需要在其互补驱动信号中设置死区，但同时会导致输出电压基波幅值降低并产生低次谐
１ＪＵＵＵＵＩＪＬＬＬＬ “ ＿０＿－＿＿ＶＪＪＪ
１ｎｎｎ几］ｒ『ｒ０５ＶＴ『＿］］ｒ］厂１ＪＬＬＬＬＵＵＵＵ “ ０Ｖ＿三ＪＪＪ－
ｅ３
１ｎ几ｎｎ０５Ｖ广
１０Ｖ
Ｌｄ／
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１Ｖ５０Ｖ
Ｉｌ
Ｉｌ
Ｉｌ
ｌ
ｌｌｌＩｌ
ｌｌ
ｌ１
ｌ
流形成回路，Ａ端电位为一ｄ，Ｂ电位为＋Ｅ２端ＥＩ；当ｉ０￣，Ｖ１Ｄ续流形成回路，Ａ电位ｆ／２＜ＨＤ、Ｖ４端为＋ｇ，Ｂ电位为一２Ｅ２端。

一种新颖的SVPWM死区补偿方法

一种新颖的SVPWM死区补偿方法高旭东;秦进平【摘要】The dead-time effect in a three-phase voltage source inverter can result in voltage losses, current waveforms distortion and torque pulsation. In order to improve the current waveforms and decrease the torque pulsation , this paper analyzes the influence of dead-time on output voltage in detail, and proposes a dead-time compensation method of space vector pulse-width modulation (SVPWM). The proposed method changes the traditional 180 degree turn-on mode into 120 degrees plus 180 degrees turn-on mode, through which the influence of dead time can be reduced to zero due to the alternate use of the two strategies. Compared to traditional SVPWM technique, the designed method is simple to realize because only part of program needs to be modified, and the correctness and feasibility of the algorithm are also verified by simulation and experiments results.%三相电压源型逆变器的死区时间效应可能会导致电压损失,电流波形畸变和转矩脉动.为了改善电流波形,减少转矩脉动,详细分析了死区时间对输出电压的影响,并提出了SVPWM死区时间的补偿方法.该方法通过改变传统的180°导通模式为120°加180°轮流导通模式,由于交替使用两种导通方法,死区时间的影响可以减少到零.与传统的SVPWM技术相比,所设计方法实现简单,只需要修改部分软件程序,并通过仿真和实验结果验证了其正确性和算法的可行性.【期刊名称】《哈尔滨理工大学学报》【年(卷),期】2013(018)001【总页数】5页(P99-103)【关键词】空间矢量脉宽调制;死区补偿;导通模式【作者】高旭东;秦进平【作者单位】黑龙江工程学院电气与电子信息工程学院,黑龙江哈尔滨150050【正文语种】中文【中图分类】TM4640 引言空间矢量脉宽调制（space vector pulse-width modulation，SVPWM）控制技术是一种优异的电机驱动系统的控制策略.近来，在工业应用中被广泛使用，由于其控制简单，便捷的数字实现等特点，也使其被应用于电机调速等过程控制当中.它不仅能显著降低逆变器输出电流产生的谐波，而且还降低电机谐波损耗并减少转矩脉动［1－8］.此外，它还便于利用数字信号处理（digital signal processor，DSP）控制器实现以产生高精确度的控制信号.因此，它在高性能驱动系统的应用比其他控制方法更广泛.与SPWM相比，母线电压利用率可提高15%.相同条件下可有效提高电机的功率密度，提高饱和门限电压值.在永磁同步电机驱动系统中，通常采用三相电压源型逆变器，以及具有快速开关特性的IGBT.对于三相电压源型逆变器来说，由于逆变器同一桥臂上下两个功率管的直通会造成逆变器短路，因而损坏功率开关管.为了避免这种现象，通常需要加入一定的延迟时间，这段时间就叫做死区时间.然而，死区效应和功率开关的意外动作又会导致输出电流失真.特别的是，它们将带来电机在低速区域运行时的转矩脉动，甚至引起其他严重的后果，如电机振荡，从而又引进了其他不良因素.因此，要解决这些问题，必须对死区时间进行补偿.对于死区时间的补偿，许多学者都提出了方法来补偿由于死区效应导致的电压畸变，并取得了许多成果［9－15］.其中大部分是基于平均偏差理论的补偿，这意味着不仅需要知道精确的补偿时间，而且还要准确测量负载电流的方向［16］.然而，在实际情况下，尤其是对于高功率系统，电流纹波非常明显，并且在测量中零点附近的纹波会导致电流过零点.有的解决方案需要增加一个额外的电路来补偿死区时间的影响，有的方法实施起来过于复杂，另有的方法是在忽略了一些不良因素或变量的基础上进行的.通过分析上述的方法，要么修改硬件比较复杂，要么实施起来非常困难.本文所研究的是一个简单的补偿方法，只需要修改软件程序，通过改变IGBT的导通和关断时间以及开关顺序来抵消死区时间的影响，从而补偿了电流畸变.仿真结果验证了该方法的有效性.1 死区效应分析为了防止逆变器的上、下功率晶体管直通现象造成的损害，当上、下开关管的开关状态改变时，必须在驱动器信号中插入一定的死区时间，这意味着在关断第一个开通的开关管之后要加入死区时间，然后打开另一个已被关闭的晶体管.简述就是，“第一管先关断再开通第二管”.这里以SVPWM型电压源逆变器驱动永磁同步电机为例来说明.图1所示为单相（A相）PWM逆变器的结构图.在正常工作过程中，根据不同的电流极性，死区效应对逆变器输出电压的影响会有所不同.图1所示电流方向有两个，一个是A相电流流向负载，本文称为正方向（ia＞0），另一种是A相电流经负载流到逆变器，称为负方向（ia＜0）［17］.1）当电流ia方向为正下管（VT4）是关闭的，上管（VT1）开通:在死区时间td，电流继续流经下桥臂二极管（VD4），经过延迟时间ton，电流开始流经上管VT1，造成在td+ton的时间内输出电压出现偏差.图1 逆变器单相电流方向示意图上管（VT1）是关闭的，下管（VT4）导通:流经上管的电流经过延迟时间toff后流向下桥臂二极管（VD4），因此在toff时间内，出现逆变器输出电压之间和参考电压的偏差.2）当电流ia方向为负下管（VT4）是关闭的，上管（VT1）导通:流经上管的电流经过延迟时间toff后流向二极管（VD1），因此在toff时间内，出现逆变器输出电压之间和参考电压的偏差.上管（VT1）是关闭的，下管（VT4）开通:在死区时间td，电流继续流经二极管（VD1），经过延迟时间ton，电流开始流经管VT4，造成在td+ton的时间内输出电压出现偏差.图2所示为在开关管导通期间，在不同的相电流极性以及对应的驱动信号情况下，变频器的输出参考电压和实际输出电压信号示意图.其中，td代表死区时间;ton为开关管开通时间;toff为开关管关断时间;Tx为理想的开关导通时间（x代表0到7，对应于8个工作矢量）.从图2可以看出，由于死区时间的误差影响，实际的逆变器输出电压和参考电压之间的存在差.使用等效时间－电压面积的方法，可以得到平均电压误差如下［18］:式中:t=td+ton－toff;fc是载波频率.尤其是当SVPWM逆变器运行在低速区域时，因为Tx很小，相反的死区时间td比较大，所以死区效应更为显著.这将导致相电流波形异常畸变，并伴随有低次谐波出现，直接导致转矩脉动，进一步影响了电机的输出转矩.图2 逆变器驱动信号以及电压信号示意图2 补偿方法2.1 传统补偿方法传统的死区补偿技术通常加入等量的偏差，以补偿输出电压的失真，并假设所有三个逆变桥的死区时间是固定的.通过分析实际的逆变器输出电压和图2中的参考电压之间的差异可以发现，实际输出电压不仅包含选定的电压向量VX（工作时间为TX），而且还包含死区损耗电压矢量Vdt，实际输出电压矢量由VX和Vdt合成.死区时间的电压矢量Vdt是由开关状态和三相电流方向确定.为了使补偿电压和其持续时间等于参考电压，即补偿后的偏差接近于零，然后就可以得到如下面的公式［19］，即式中，Vdc是变频器的直流母线电压;Vs和Vd的功率开关管和续流二极管的压降;td是死区时间的延迟;Ts为开关周期;Tx是上部开关管的理想开通时间;ton+和ton－分别是当电流方向为正和负时的补偿时间;占空比D=Tx/Ts;τ=td+ton－toff.B相和C相的情况与A相类似，在这里就不做具体介绍.由于三相电流的和是零，且任意时刻有两相电流具有相同的电流方向.通过具体分析可知，其中具有相同的电流方向的两相电流在工作时不受死区时间的影响，而另一相具有相反电流方向的电流受死区时间的影响较大，必须补偿死区效应.举例来说，以A相电流作为被补偿对象，可得具体的补偿时间为如果电流方向相反，则补偿时间为:式中，trtc是开关管实际的开通时间，根据理想情况下三相电流的对称性，可得完整的补偿时间表如下表1 完整的补偿时序θe 补偿相位－60°＜θe≤0° c－0°＜θe≤60° b+60°＜θe≤120° a－120°＜θe≤180° c+180°＜θe≤240° b－240°＜θe≤360° a+2.2 新型的补偿方法在变频调速变频器中，开关设备一般被控制在被迫换流模式，并且在传统的SVPWM控制系统中往往使用180°导通模式.这种开通模式是在同一桥臂的上、下两个器件之间换流，即上、下两个开关管都开启180°，并且每隔60°开通另一个管子.此外，同一时刻总有三个晶体管开通，三相之间有一个120°的时间延迟.注意:在同一相上下两个开关管之间进行环流时必须保证一定的死区时间，以确保避免短路发生.本文另外引进一种新的控制策略（120°导通），它通过改变每个IGBT的导通角和在同一时刻开关管的数量，以消除死区时间的影响.与180°的导通模式不同，上、下两个开关管都开启120°，同一时刻总有两个晶体管开通.相同点是，每隔60°有一个新管子开通，并且三相之间的延迟也是120°.相应的状态图如图3所示.从图3可以清楚的看出120°导通模式是在同一组桥臂的左右两个开关管之间进行强迫环流的.例如，当VT3开通时，VT1关闭;当VT5开通时，VT3关闭;当VT1开通时，关闭VT5等.因此，由图3可以看出，在同一桥臂的上、下两个开关管的相位差为60°，远远比器件的开启和关闭时间大，所以直通造成的短路现象可完全消除.图3 120°模式时的开关状态图本文中提出了一种新的控制方法，它通过改变每个IGBT的导通角和在同一时刻开关管的数量，以消除死区时间的影响.由于他们一个开关周期轮流被使用.所以有可能在任何时刻有两个或三个晶体管在工作.图4列出具体的矢量作用序列［20］，1代表上管开通，而0代表下管开通，Φ代表此桥臂上没有管子导通.图4 混合矢量序列图从图4可以看出，有12个非零电压矢量分布在360°的空间内，把空间均匀地分成12个扇区，每个扇区为30°.使用相邻的两个向量合成理想圆形的输出电压.例如，矢量从（Φ01）旋转到（10Φ）时，Uout首先位于扇区（Φ01）和（101）之间，如图4所示的一样，Uout是由这两个向量合成，其中矢量（Φ01）由Q3和Q2合成，矢量（101）由Q1，Q6和Q5合成.然后Uout进入矢量（101）和（10Φ）之间，此时 Uout由这两个向量合成，向量（101）是由Q1，Q6和Q5合成，矢量（10Φ）由Q1和Q6合成.通过辅助时间计算，它们可以分别合成，其他扇区与此类似.从上面的讨论可以看出，上述SVPWM控制，可以通过电压矢量与混合电压空间矢量的合成方法实现.要计算每个开关管的开通时间，以矢量（Φ10）和矢量（101）为例进行分析和计算.输出向量Uout如图4所示，根据平行四边形法则和三角函数，建立下面的等式［15］:式中，t1、t2分别为180°导通模式下开关管开启时间的一半;|U1|和 |U2|分别是180°导通模式和120°导通模式下矢量的幅值，其值分别是2Udc/3和Udc/.如果令 Uout等于Udc/2，那么可以计算出t1和t2为因为已经计算出主辅矢量和零矢量的工作时间，可以通过上面的分析实现混合矢量SVPWM控制逆变器的开关管.因为没有死区时间的存在，因此可以不予考虑.3 实验结果与分析为了验证该方法的有效性，做了相应的台架试验.在实验中，电机是自制的IPM （内置式永磁同步电机），它的额定功率是45 kW，绕组采用Y型连接.控制器以TMS320F2818 DSP（数字信号处理器）为核心，与其他外围电路一起驱动并控制电机.驱动部分采用FF450R12KT4型英飞凌IGBT，其最大允许电流和电压是450 A和1 200 V.图5、图6为台架试验的结果，其中图5和图6是基波频率为133 Hz，1 000个采样周期的电流波形，分别采用传统的和新的SVPWM控制策略.从图5可以看出，由于死区时间的影响，上下开关管进行换流时电流将出现失真.图6中，由于本部不存在死区，所以可以不考虑其影响，与图5相比，电流的失真也相对较小，更接近于正弦波.图5 传统SVPWM控制算法下的电流波形图图6 新型SVPWM控制策略下的电流波形图4 结论为了解决在实际实验中死区时间对电流畸变的影响，本文对一种新的空间矢量脉冲宽度调制方法进行了深入研究，它采用了180°和120°导通模式相结合的方式控制开关管开通和关闭，虽然这两种方式的矢量幅值不同，会诱发输出矢量幅度偏小，但可完全消除死区效应，而死区效应又是控制电机时必须要考虑的问题.通过实验结果的比较，可以看出新型控制策略使实际电流波形有所改善，同时其可行性和正确性也得到了验证.参考文献:【相关文献】［1］杨贵杰，孙立，崔乃正，等.空间矢量脉宽调制方法的研究［J］.中国电机工程学报，2001，21（5）:79 －83.［2］程善美，孙文焕，秦忆.基于FPGA的空间矢量PWM的实现［J］.电气传动，2000，（6）:21－24.［3］HAVA A M，UN E.A High-Performance PWM Algorithm for Common-Mode Voltage Reduction in Three-Phase Voltage Source Inverters［J］.IEEE Transactions on Power Electronics，2011，26（7）:1998－2008.［4］ALVAREZ J，LOPEZ O，FREIJED F D，et al.Digital Parameterizable VHDL Module for Multilevel Multiphase Space Vector PWM［J］.IEEE Transactions on Industrial Electronics，2011，58（9）:3946－3957.［5］TSAI M F，CHEN H C.Design and Implementation of a CPLDBased SVPWM ASIC for Variable-Speed Control of AC Motor Drives［C］.2001 4th IEEE International Conference on Power E-lectronics and Drive Systems，2001，1:322 －328.［6］JYANG J Y，TZOU Y Y.A CPLD-Based Voltage/Current Vector Controller for 3-Phase PWM 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on SVPWM［C］.Applied Power Electronics Conference and Exposition，2005，3:1867 －1870.［15］王庆义，邓歆，罗慧.一种新的基于SVPWM策略的死区补偿方法［J］.电气传动，2008，38（2）:19 －26.［16］URASAKI N，SENJYU T，UEZATO K，et al.An Adaptive Dead-Time Compensation Strategy for Voltage Source Inverter Fed Motor Drives［J］.IEEE Transactions on Power Electronics，2005，20（5）:1150－1170.［17］黄文新，胡育文，李磊.一种新颖的空间电压矢量调制逆变器的死区补偿方法［J］.南京航空航天大学学报，2002，34（2）:143－146.［18］李西光，李正熙.基于SVPWM调制策略的死区补偿方法［J］.冶金自动化，2009，（S2）:841 －843.［19］KANG J S，XU G Q，XU J M，et al.Study of Compensation Method on Dead-Time Effects for VSI Fed Drive Systems［C］//Power Electronics Specialists Conference，2007:548 －552.［20］万健如，魏志强，李莲，等.针对SVPWM死区问题一种新的控制方法［J］.电工技术学报，2006，21（7）:13－17.。

电压型逆变器死区效应分析及新型补偿方法

杨爽，韦忠朝，高信迈
（华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉４３Ｏ０７４）
摘要：文中针对电压型逆变器由于死区时间、开关管非理想特性引起的死区效应进行了具体分析，计算了误差电压。
基于该误差电压，提出了一种基于电流极性的电流空间矢量死区补偿方法，并在无刷双馈变频发电系统中应用，获得很好
管不能同时处于导通状态。所以常常插人一段死区时
图１是电压型逆变器通用拓扑电路。同一桥臂上下两个开关管互补通、断，如ａ相桥臂上管ＶＴ导通时，下管ＶＴ：截止；ＶＴ２导通时，ＶＴ截止。当ＶＴ１（ＶＤ）导通时，节点ａ接于直流电源正端，Ｕａ＝Ｕｄ／２；当Ｖ（ＶＤ２）导通时，节点ａ接于直流电源负端，＝一Ｕａ／２；同理，ｂ点和Ｃ点也是根据上、下管导通情况
０引言
电力电子电路中开关器件有两种工作状态：通态
和断态；有两种过渡过程：开通和关断过程。一般而
１原理与设计
１．１死区效应分析
言，电压控制驱动型全控器件的关断时间大于开通时间。为避免桥臂直通短路，同一桥臂的上下两个开关
效果，实验结果证明了该方法的有效性和可靠性。
关键词：死区效应；误差电压；空间矢量

一种PWM控制逆变电路的死区补偿研究

ｃｌ，ｗｅｃｕｄｓｅｔａＷＭｏｔｏｃｎｌｇａｄａｔｇｓｏｅｅａｉｇｈｒｎｃｗｔｉｈｒｅｆｕｔｏｌｅｈｔＰｃｎｒｌｔｈｏｏｙｈｓａｖｎａｅｆｇｎｒｔａｍｏｉｉｈｇｅｆ — ｅｎｈｉｃｅｃ，ｓｌａｌｕｅａｄｔｅｗｖｓｃｏｉｇｔｉｅｗｈｃｎｃｎｅｕｎｅｗｓｗｉｅｙｕｅ、ｎｔｅｉｎｙｍａｌｍｐｉｄｎａｅｌｓｎｏＳｎ，ｔｈｉｈｉｏｓｑｅｃａｄｌｓｄｉｈ
１概
述
产生偏差，不仅对输出电压基波产生影响，而且会产生新的附加谐波，并在基波频域存在次谐波，载波比越高，死区时间越大，失真的就越厉害，甚至也会导致系统振荡。文献［—］究了Ｐ１４研ＷＭ逆变器输出正弦波因死效应产生的波形畸变，并将产生附加低次谐波，并指出负载功率因数角西和调制比Ｍ越小，载波频率与死区时间的乘积越大，对逆变器输出基波电压的影响越大。文献［－］出５６提ＰＷＭ逆变器死区解耦控制方法。文献［－］变器死区效应。
谐波已成为电能质量的一个重要指标。采用脉宽调制（ＷＭ）制实现期望的谐波输出是ＡＦＰ控Ｐ中逆变电路的关键技术。在理想情况下，逆变器单桥臂的绝缘栅双极型晶体管（ＧＴ总是互补地ＩＢ）导通和关断。但是ＩＢＧＴ都存在着一定的导通和关断时问，尤其是关断时间比导通时间长，在关断的过程中，同一桥臂上的另一个ＩＢＧＴ立即导通的话，则必然使直流母线电压直通，损坏ＩＢ。因ＧＴ此，在实际应用中，使用一桥臂的上下ＩＢＧＴ的导

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1引言
在桥式逆变电路中，为防止同一桥臂的一对开关管产生直通，需要在开关管的开通与关断时刻之间加入一段死区时间，所产生的死区效应会造成逆变器输出电流波形畸变、输出电流基波分量减小、相位发生变化及产生转矩脉动等[1-4]。
死区补偿主要研究死区误差补偿方法和电流过零区域解决办法。死区误差补偿可为分电压补偿法和时间补偿法。前者用一个与误差电压大小相同、极性相反的补偿电压来抵消或削弱误差电压的影响；后者根据电流极性来补偿损失的脉冲宽度，使开关管实际开通时间与理想给定时间一致。这些方法都需要负载电流方向信息。
图 5 示出算法流程。通过电流传感器检测三相电流，若检测到的电流值在设定的夹断区间外，按固定值补偿占空比，若电流值在线性区间内，线性补偿占空比。最后判断是否溢出并进行处理。
图 5 死区补偿软件控制框图
图 3 一个周期的死区补偿图
76
4 仿真及实验结果
仿真采用 750 W 永磁同步电机，极对数 P=8，定子电阻 3.27 Ω，交直轴定子电感 Ld=Lq=0.010 2 H，转子磁通 Ψf=0.12 Wb，额定转矩 T=2.391 N·m，转动惯量 J=2.449×10-4 kg·m2，直流母线电压 300 V，开关频率 fs=5 kHz，死区时间 td=9.8 μs。
图 7 实验波形
5结论
死区的存在导致相电流严重畸变、零电流箝位，电流相位发生变化。这里分析了死区产生的原理以及零电流箝位原理，提出了新的死区补偿方法。该方法在零电流阀值区间外采用固定值补偿占空比，在零电流夹断区间采用线性补偿占空比，有效减低了相电流畸变、零电流箝位。仿真及实验结果验证了该方法的有效性。
[5] 王庆义，邓歆，罗慧，等 . 一种新的基于 SVPWM 策略的死区补偿方法 [ J ] . 电气传动，2008 ，38 （2）：19 26.
[6] Artur Cichowski，Janusz Nieznanski.Self-Tuning Dead-Time Compensation Method for Voltage -Source Inverters [J]. IEEE Power Electronics Letters，2005，3（2）：72-75.
（4）
式中：U1 为基波电压；U5，U7 为 5，7 次谐波。
图 7c，d 示出采用死区补偿后波形，电压波形
的正弦度得到明显改善，电压的过零箝位时间约
4 ms，由式（4）可知，电压 5，7 次 THD=8.8%。
参考文献
[1] H W Kim，H S Kim，M J Youn，et al.Online Observation and Compensation of Voltage Distortion in PWM VSI for PMSM[A].IEE Proc.Electr. Power Appl.[C].2004，151（5）： 534-542.
△+Derr，
i＜-△i
Dcomx=△△△2△i i [Derr-（-Derr-）]， -△i＜i＜△i
△-Derr，
i＞△i
（3）
图 4 示出死区补偿控制框图。
a 相等于电机感应电动势电压 ea。同时 a 相电流不能朝反方向变化而被箝位在零点。图 2 示出零电流箝位现象原理。
图 2 零电流箝位现象原理图
摘要：死区效应的存在使得逆变器输出电压和电流无法跟踪参考电压和电流，相位发生变化，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，可能导致系统不稳定。深入分析了死区效应和
零电流箝位对输出电流的影响。针对电流过零区域极性判断不准从而导致误补偿的问题，提出在电流过零点
A Kind of Inverter Dead Time Effect Compensation
NI Chao1， CHEN Bin2
（1.Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China；2.Guangxi University，Nanning 530004，China） Abstract：The existence of inverter dead time makes the output voltage and current be different from its reference voltage and current，makes the output torque of servo motor ripple largely，phase change.Especially in the condition of low speed，cause servo system unstable．The influence of dead time and zero-current clamping of inverter is analyzed. In the zero-crossing current region it is difficult to determine the current polarity and thus the compensation may be incorrect.The methed which combines the fixed compensation with corrected compensation，and taking linear compensation method at the interval of zero-current clamping region is proposed.Simulation and experiment results show that， current distortion is effectively reduced. Keywords：inverter；dead-time effects；dead-time compensation；voltage-source inverters
一种逆变器死区效应补偿方法
实验采用矢量控制中 id=0 的控制方法，图 6 示出电机工作在 20 Hz、负载为 2 N·m 时三相电流、交直轴电流死区补偿前后的波形。图 6a 为死区补偿前波形，三相电流波形畸变较大，电流箝位于零点时间 9 ms，id 产生尖峰脉冲频率为三相电流频率的 6 倍，id 变化范围为-0.4～0.4 A。图 6b 为死区补偿后的波形，可见有效减小了电流畸变，减小了电流箝位于零点的时间 1.5 ms，id 变化范围缩小为-0.1～0.2 A。
图 6 仿真波形
实验平台采用 HX10 -P hall 电流传感器，输入-10～10 A 的电流，对应输出-4～4 V 的电压信号。分析传感器输出电压特性即为分析传感器输出电流特性。直流母线电压 70 V，采用 PS21254 逆变器，ton=1.25 μs，toff=1.5 μs，Us=2.0 V，Ud=2.05 V。
设置夹断区间，在夹断区间外采用固定值补偿占空比，在夹断区间内采用线性补偿占空比。仿真及实验结果表
明，采用该方法能有效减小电流的畸变和谐波分量。
关键词：逆变器；死区效应；死区补偿；电压型逆变器
中图分类号：TM46
文献标识码：A
文章编号：1000-100X（2010）11-0075-03
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零电流箝位现象会使电流在过零点附近加重
畸变。以产生 a 相电流的一对桥为例，当 a 相电流由负向正过渡时，则当 ia 变化到零时，由于同一桥臂的开关管都处于关断状态，且二极管阻断，使得
+Derr，-Derr 为 i ≥△i 和 i ≤-△i 区间外的占空
比补偿值，一个周期内占空比补偿值 Dcomx 为：
，，
ix＞0 ix＜0
（2）
补偿死区时间 tcomx=-terr，折算成补偿占空比
Derr=tcomx/Ts。
3.2 零点箝位问题解决
由于零点附近电流极性较难判定，导致其死
区补偿存在困难。这里在电流零点附近设定一个
电流阀值，在一个周期内，补偿时间如图 3 所示。
图 4 死区补偿控制框图
图 7 示出电机工作在 20 Hz，空载时电流传感器输出电压波形及 FFT 波形。其中，图 7a，b 为未进行死区补偿的波形，可见，电压波形有明显畸变，畸变频率为电压频率的 6 倍，含有较多 5 次和 7 次谐波，电压过零箝位时间约 7.2 ms，电压 5，7 次谐波畸变率为：