電機逆變器死區補償獨領風騷高性能伺服不在話下

逆變器死區補償方法綜述

為補償td引起的電壓波動，研究人員提出了各種補償方法，大致可劃分為三類。

最普遍的方法是在電流極性相同的區間內，根據缺少的脈沖列相應加上極性相反的脈沖列，以抵消其影響。由于三相電流必有一相與另兩相極性相反，一種簡單的方法是對極性相反的相實行二倍的電壓過補償，使三相電壓死區影響相互抵消，線電壓波形為正弦形。文獻詳細分析了死區產生的原因和影響，并根據模擬調制和數字調制分別給出了死區的硬件電路補償方法。根據全橋電路的開關狀態，提出了一種帶死區補償的逆變器數學模型，該模型的特點是由簡單的滯環結構組成，根據此模型可由一計算公式實現死區補償。

第二類方法是根據無效器件原理實現死區補償的。在任意時刻，逆變器每一橋臂兩個功率器件中只有一個是有效的。當上橋臂器件關斷時，不論下橋臂器件是否導通，輸出電壓都是直流母線的負端電壓，此時稱下橋臂器件是“無效”的。死區補償的辦法是，維持有效器件的驅動信號不變，改變無效器件的驅動信號使之滿足設置死區的要求。既然“無效”器件的通、斷并不影響輸出電壓狀態，那么也就不需要驅動信號了，只給有效器件發出驅動信號就可以了，這樣也就不需要加入死區，也就沒有什么死區補償的問題了。但該方法在電流過零點處會由于誤差導致畸變，因此使用這個方法時要注意電流過零區域的處理。一些學者進一步提出了改進方法。在電流過零點加一滯環，在滯環時間內使用正常的開關死區保護，可減小畸變。由于電流采樣中的干擾和電流變化的復雜性，在電流過零點附近的區域應給出兩路驅動信號并加入死區及死區補償。利用pwm關斷時刻實現換流時的開關死區保護，可消除開關死區的影響。

第三類方法是電流預測控制。建立較為準確的電機系統模型，分析電流波形的畸變量，通過電流的預測控制來實現電流波形的校正。預測電流控制的死區問題，通過估計反電勢補償電壓波形畸變和電流零點鉗位現象。建立異步電機模型的矩陣方程，根據對svpwm算法里定子相電流的預測，補償其空間電壓矢量。利用d-q旋轉坐標系下的pmsm模型設計觀測器，觀測q軸損失的電壓，通過公式折算成需補償的死區時間tc，實現死區的在線補償。時間延遲控制來估計死區導致的干擾電壓，并將其反饋到電壓參考給定上以補償死區影響。電流預測方法計算繁瑣，且補償效果與電機模型的精度和時變的參數值直接相關，不易得到滿意的效果。 逆變器死區的影響

由pwm死區時間產生的基本原理可知，引起的逆變器輸出電壓的偏差脈沖在繞組電流周期t1內的電壓偏差可用一方波來等效，為了分析方便，假定電壓偏差脈沖在時間上是等間距的，則等效方波的高度為：

隨著電流極性的變化，誤差電壓脈沖的方向也隨著發生變化，而且隨著載波頻率的提高，誤差電壓脈沖出現的次數也隨之提高，雖然死區時間很短，只有幾個微秒，但是誤差電壓在一個周期之內累積起來，也會對輸出電壓的基波幅值產生較大的影響。誤差電壓與理想電壓、實際輸出電壓的定性關系如圖2所示。

對圖2中的偏差方波進行傅立葉分析得到：