基于纹波电流计算的面装式永磁同步电机驱动系统逆变器死区补偿

For the voltage source inverter, the rising and falling of inverter output voltage can’t
be realized immediately due to the existence of parasitic capacitor of power switching device. However, for the conventional dead-time compensation method, the effects of parasitic capacitor on dead-time compensation is not taken into consideration, and therefore, results in a unsatisfactory compensation effects, moreover, it exists the technical deficiency of over compensation because the current zero crossing point is difficult to judge. Therefore, the dead-time effect allowing for the influences of parasitic capacitor is first analyzed in this paper, then, for the surface mounted permanent magnet synchronous motor (SMPMSM) drive system, the detailed equations are deduced to calculate the inverter output ripple current, the inverter dead-time compensation method based on the calculated ripple current is then proposed. Finally, for SMPMSM drive systems with different dead-time compensation methods, the technical advantages of proposed dead-time compensation method is validated by system modeling, system simulation and experiment researches. Keywords ： Surface mounted permanent magnet synchronous motor drive system, inverter, parasitic capacitor, ripple current, dead-time compensation
2017 年 10 月 第 32 卷增刊 2
电 工 技 术 学 报
TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY
Vol.32 Oct.
Sup.2 2017
DOI: 10.19595/j.cnki.1000 - 6753.tces.L70364
基于纹波电流计算的面装式永磁同步电机 驱动系统逆变器死区补偿
The Inverter Dead-Time Compensation of Surface Mounted Permanent Magnet Synchronous Motor Drive System Based on Ripple Current Calculation
Li Hongmei Hefei Abstract Hou Shuhan 230009 Yao Hongyang Hefei University of Technology China） （ School of Electrical Engineering and Automation
国家自然科学基金资助项目（ 51377041 ）。 收稿日期 2016-08-19 改稿日期 2017-01-20
第 32 卷增刊 2
李红梅 等
基于纹波电流计算的面装式永磁同步电机驱动系统逆变器死区补偿
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引言
逆变器非线性特性主要来源于功率开关管设置
为了实现 PMSM 驱动系统高性能安全可靠运 行，在文献 [12] 所提出的逆变器死区补偿方法的启 发下，本文开展基于纹波电流计算的面装式永磁同 步电机（ Surface Mounted PMSM, SMPMSM）驱动 系统的逆变器死区补偿研究。首先简单介绍传统的 死区补偿方法，再考虑死区时间和寄生电容的逆变 器死区效应与死区补偿。在上述研究工作的基础上， 详细推导 SMPMSM 驱动系统逆变器纹波电流的计 算公式，提出基于纹波电流的 SMPMSM 驱动系统 逆变器死区补偿方法。最后，通过系统建模和仿真、 实验测试及与传统死区补偿方法的对比研究，验证 了所提出的 SMPMSM 驱动系统逆变器死区补偿方 法技术优势并给出结论。
李红梅
摘要
候书寒
姚宏洋
合肥 230009 ）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
（合肥工业大学电气与自动化工程学院
对于电压源型逆变器，由于其功率开关管寄生电容的存在，使逆变器开关周期内输出
电压上升和下降不再是瞬时实现，而传统的死区补偿方法并未考虑寄生电容的影响，不仅导致死 区补偿效果欠佳，而且存在电流过零点判断困难及易产生过补偿的技术不足。为此，论文首先分 析计及开关管寄生电容的逆变器死区效应，然后，针对面装式永磁同步电机（ SMPMSM）驱动系 统， 详细推导其逆变器输出纹波电流的计算公式， 提出基于纹波电流计算的逆变器死区补偿方法， 并通过基于不同死区补偿方法的 SMPMSM 驱动系统建模、仿真和实验，验证了所提出的死区补 偿方法的技术优势。 关键词： 面装式永磁同步电机驱动系统 中图分类号： TM313 逆变器 寄生电容 纹波电流 死区补偿