一种逆变器死区效应补偿方法
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
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
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 Ｓ Ｐ Ｐ Ａ Ｖ ＷＭ 提供了一个控制寄存器 ， 用于通过 Ｄ Ｐ内部资源实 Ｓ 现硬件法 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ。硬件法 实现步 骤如下 。 （ ）启 动 Ｓ Ｐ １ Ｖ ＷＭ 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 Ｓ Ｐ 影 Ｖ ＷＭ调 制方 式 的输 出电压 的影 响 ， 据 Ｓ Ｐ 根 Ｖ ＷＭ 调 制 原 理 ， 准 对
研 究 与 分析
・
机 械 研 究与 应 用 ・
基于Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ 控 制 的 并 网 逆 变 器 死 区 补 偿 方 法
刘 东， 李迅 波 ， 龙 波
６０ ５ １０４） （ 电子 科 技 大 学 机 械 电子 工 程 学院 ， 川 成都 四
摘
要 ： 绍了ＳＰ 介 Ｖ ＷＭ 调 制 的原 理 及 实现 方 法 ， 分 析 了 死 区 对 Ｓ Ｐ 并 Ｖ ＷＭ 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 Ｄ Ｐ ４７为 芯 片 的平 台上验 证 了该 方 法 的 可行 性 。 Ｓ ２０
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
（ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｉ ｔ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ ， Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ １ １ ６ ６ ２ ２ ， Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｉ ｍｅ ｄ ａ ｔ ｄ ｅ ａ ｄ ． ｉ ｔ ｍｅ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ． ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ Ｓ ＶＰ Ｗ Ｍ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ．ｔ ｝ ｌ ｅ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｄ ｅ ａ ｄ — ｔ ｉ ｍｅ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ａ ｎ ｄ ｚ ｅ ｒ ｏ — ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃ ｌ ａ ｍｐ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ ｉ ｎ ｖ ｅ ｔｅ ｒ ｒ ｗａ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ．Ａ ｎ ｏ ｖ ｅ ｌ ｄ ｅ ａ ｄ — ｔ ｉ ｍｅ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｓ Ｖ Ｐ Ｗ Ｍ ｗ ａ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ．Ｔ ｈ ｅ ｐ ｉ ｎ ｃ ｈ — ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｖ ｌ ａ ｗ ａ ｓ ｓ ｅ ｔ ａ ｔ ｚ ｅ ｒ ｏ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ Ａ— ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｕ ｒｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｓ ｔ ａ ｔ ｏ ｒ ｗｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｉ ｔ ｏ ｎ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ．Ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｅ ａ ｄ — ｔ ｉ ｍｅ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｎ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｉ ｔ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｅ ａ ｄ — ｔ ｉ ｍｅ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｄ ｕ ｔ ｙ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ａ ｉ ｆ ｘ ｅ ｄ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ｓ ｉ ｄ ｅ ｈｅ ｔ ｐ ｉ ｎ ｃ ｈ 一 ０ ｆ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｖ ａ １ ．ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ｗ ａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｖ ａ ｌ ｏ ｆ ｚ ｅ Ｆ ｏ — ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃ ｌ ａ ｍｐ ｉ ｎ ｇ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｈａ ｔ ｔ ｔ ｈｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｃ ａ ｎ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｄ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｈ ａ ｒ ｍｏ ｎ ｉ ｃ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ ，ｉ ｍｐ ｏｖ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ
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 Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ 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 ２ ３ ０ ０ ２ ７ ）
摘要： 研 究 了空间矢 量脉 宽调 制 （ Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ） 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 Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ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
ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ． Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｏ ｎ ｅ ｄ ｉ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｙ ｉ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｓ ＶＰ Ｗ Ｍ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｏ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ
第５ Ｏ卷 第 １ ２期
２ ０１ ６年 １ ２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。
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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
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△+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
[3] 刘栋良，贺益康.交流伺服系统逆变器死区效应分析 与 补 偿 新 方 法 [J]. 中 国 电 机 工 程 报 ，2007，28 （21）： 46-50.
[4] M S Carmeli，F Castelli Dezza，M Iacchetti，et al.Effect of the Inverter Non-linearities Compensation on a MRAS Speed Estimator in a Double Fed Induction Motor Drive[J]. Electr. Eng. ，2008，90：283-291.
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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：