PWM逆变器死区影响的几种补偿方法
svpwm电流反馈死区补偿
svpwm电流反馈死区补偿
SVPWM（空间向量脉宽调制）是一种高级的PWM调制技术，它被广泛应用于交流电机驱动器中。
在SVPWM中，电流反馈是必不可少的，因为它可以提供精确的电流控制和保护。
然而，由于反馈电流的时滞和采样误差，SVPWM系统中存在死区现象，导致电流控制精度下降。
为了解决这个问题，我们可以使用死区补偿技术。
死区补偿技术可以通过在控制器中引入一些补偿电路来减少死区的影响。
这些补偿电路可以根据实时反馈的电流值来自适应地调整，从而使得电流控制更加精确。
在SVPWM系统中，电流反馈死区补偿是一种非常有效的技术，可以提高系统的控制精度和性能。
- 1 -。
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
死区对PWM逆变器共模电压的影响及其抑制方法
Ｔｈ ｆ ｃ ｆＤｅ ｄ Ｔｉ ｎ Ｃｏ ｍ ｏ － ｏ ｅＶｏ ｔｇ ｏ ｅＥｆｅ ｔｏ ａ ｍｅ ｏ ｍ ｎ Ｍ ｄ ｌａ ｅｆ ｒＰＷ Ｍ ｎ ｅ ｔ ｒａ ｄ ｔ ｅＳ ｌｔｏ Ｉ ｖ ｒｅ ｎ ｈ ｏ ｕ ｉｎ
ＹＵＡＮ ｅ ｇ Ｐ ｎ ，ＣＨＥ Ｊｎ — ｉ ＨＡＮＧ ｉ Ｎ ｇ ｘ，Ｚ ｉ Ｋａ
维普资讯
通 镌 电潦 技 】 ． Ｉ ：
竺』 鲞 塑 Ｔｌｏ ｗｒ ｅ ｎ１ ｉ ｅｃ Ｐ ｅＴｃ ｏｇｓ ｅ ｍ ｏ ｈ ｏｅ Ｍ ２，０７ Ｖ１２ Ｎ． ａ ５ ２０， ｏ ４ ｏ ２ ． ．
文章编 号 ：０ ９３ ６ （ ０ ７ ０ —０ ２０ １０ —６ ４ ２ ０ ） ２０ ３ —３
（ ａ ｈ ｎ ｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ，Ｗ ｕ ａ ３ ０ ４，Ｃｈ ｎ ） Ｈｕ ｚ ｏ ｇ Ｕ ｉ ｅ ｓ ｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｈ ｎ４ ０ ７ ｉａ Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｖ ｒ ｅ ａ ｅ ｅ ａ ｅｃ ｍｍｏ － ｄ ｏ ｔ ｇ ｕ ｏ ｔ ｅ ｓ ａ ｅｖ ｃ ｏ ｕ ｓ ｄ ｈ ｍｏ ｕ ａ ｉ ｎ （ ＶＰ Ｍ ） ｅ ｉ ｅ ｔ ｒｃ ｎ ｇ ｎ ｒ ｔ ｏ ｎ ｎ ｍｏ ｅ ｖ ｌａ ｅ ｄ ｅ ｔ ｈ ｐ ｃ ｅ ｔ ｒｐ ｌｅｗｉ ｔ ｄ ｌｔ ｏ Ｓ Ｗ ． Ｔｈ ｓ ｖ ｌ ｇ ａ ｍｆ ｌ ｏ ｂ ｔ ｈ ｔ ｒ ｎ ｈ ｎ ｅ ｔ ｒ ｉ ｏ ｔ ｅｉ ｈ ｒ ｕ ｏ ｈ ｔ ｅ ｍｏ ｏ ｄ ｔ ｅ ｉ ｖ ｒｅ ．Ｔｈ ｓ ｐ ｐ ｒｉ ｖ ｓ ｉａ ｅ ｈ ｆｅ ｔ ｆ ｅ ｄ ｔ ｎ ｃ ｍｍｏ － ｄ ａ ｓ ｔ ａ ｉ ａ ｅ ｅ ｔ ｔ ｓｔ ｅｅ ｆ ｃ ａ ｉ ｏ ｏ ｎ ｇ ｏ ｄ ｍｅ ｎ ｍｏ ｅ ｖ ｌａ ｅ ｆ ｒＰ Ｍ ｖ ｒ ｅ ．Ａ ｔ ｏ ｒ ｐ ｓ ｄ ｔ ｌ ｎ ｔ ｅ ｄ ｔ ｎ ｔ ｆｅ ｔ ｎ ｔ ｓ ｈ ｌ ｆ ｌ ｏ ｔ ｅｓ ｐ ｒ ｓ ｉｎ ｏ ｏ ｔ ｇ ｏ Ｗ ｉ ｅ ｔｒ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｉ ｐ ｏ ｏ ｅ ｏ ｅ ｉ ａ ｅｄ ａ ｉ ａ ｄ ｉｓｅ ｆ ｃ ，ａ ｄ ｉ ｉ ｅ ｐ ｕ ｈ ｕ ｐ ｅ ｓｏ ｆ ｓ ｍｉ ｍｅ ｔ ｃ ｍｍｏ ｄ ｏ ｔｇ ．Ｔｈ ｔ ｂ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｅ ｐ ｒ ｎ ｅ ｕ ｔ ｅ ｉ ｈ ａ ｉ ｉ ｆｔ ｉ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｎ ｍｏ ｅ ｖ ｌａ ｅ ｅ Ｍａ ｌ ｉ ｌｔ ｘ ｅ ｉ ａ ｏ ｍｅ ｔｒ ｓ ｌ ｖ ｒｆ ｔ ｅ ｖ ｌ ｔ ｏ ｈ ｓ ｓ ｙ ｄ ｙ ｔｏ ． Ｋｅ ｒ ｓ Ｗ Ｍ ｎ ｅ ｔｒ ｏ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｐ ｉ ｖ ｒｅ ；ｃ ｍｍｏ ｄ ｏ ｔ ｇ ；ｄ ａ ｉ ；Ｓ ｎ ｍｏ ｅ ｖ ｌ ｅ ｅ ｄ ｔ ａ ｍｅ ＶＰＷ Ｍ
SVPWM逆变控制的死区补偿策略
进行 判 断 ，由于过零 点 附近 的 电流 方 向很难 准确 判断 ，所 以本 文提 出一种死 区效应 补偿 方法 ，无 需
判 断 电流 方 向，求 出的死 区电压 扰 动是 和 电流 矢量 同步 旋 转的 矢量 ，实验 表 明补偿 效果 明显 。
关键 词 ：空间 矢量脉 宽 调；死 区补偿
ｏ ｕ ｒ ｎ ，ｖ ｔ ｇ ｉｔ ｒ ａ ｃ ｓｉ ｅ ｔ ｈ ｃ ｙｎ ｈｒ ｎｏ ｓｒ ｔ ｔｏ ｉｈ ｃ ｒｅ ｔｖｅ ｔ ｒ ｘ ｒｍ ｅ ｔ ｆｃ ｒｅ ｔ ｏｌ ｅ ｄ ｓｕ ｂ ｎ ｅ ｓａ ｖ ｃｏｒｗ ｉ ｈ ｓ ｃ ｏ ｕ ｏ ａ ｉ ｎ ｗ ｔ ｕ ｒ ｎ ｃ ｏ ，ｅ ｐｅ ｉ ｎ ｓ ａ ｓ ｏ ｔ ａ ｉ ｎｉ ｃ ｎ ｏ ｐ ｎ ａｉ ｎ ｅ ｆ ｃ ． ｈ ｗ ｈ ｔｓ ｇ ｆ ａ ｔｃ ｍ ｅ ｓ ｔｏ ｆｅ ｔ ｉ Ｋ ｅ ｏ ｄ ： ＳＶＰＷ Ｍ ： ｄ ａ ｔｍ ｅｃ ｍ ｐ ｎｓ ｔｏ ｙｗ ｒ ｓ ｅ ｄ．ｉ ｏ ｅ ａｉ ｎ
１ 引 言
在 电压 型脉 宽调 制逆变 器 中 ，由于所 用 的开 关 管 固有 存储 时 间的存 在 ，开通 时间通 常 小于关 断 时 间 ，这 就容 易导致 同一桥臂 上 的两只 开关 管 同时导 通 ，发 生短 路故 障 ，所 以必须加 入死 区 时间 ，在保 证 同一桥 臂 上 的一只 开关 管可靠 关 断之后 ，另 一只 开 关管 才导 通 。但这 样导致 逆 变器 的输 出 电压 产 生
用于脉宽调制逆变器的死区补偿方法
用于脉宽调制逆变器的死区补偿方法
刘海舰;高艳霞;李南
【期刊名称】《电机与控制应用》
【年(卷),期】2007(34)11
【摘要】详细地分析了脉宽调制(PWM)逆变器死区效应的发生机理及其影响,并对死区补偿方法进行了分类介绍,概括性地分析总结了各自的优缺点.死区补偿最简单的方法是直接检测相电流的过零点,根据电流的正负来对PWM波进行补偿.但过零点的位置难以精确地确定.
【总页数】3页(P15-17)
【作者】刘海舰;高艳霞;李南
【作者单位】上海大学自动化系,上海,200072;上海大学自动化系,上海,200072;上海大学自动化系,上海,200072
【正文语种】中文
【中图分类】TM301.2
【相关文献】
1.单相特定谐波消除脉宽调制高频逆变器的r死区补偿策略 [J], 罗辞勇;王英豪;王卫耀;南航;魏欣欣
2.逆变器脉宽调制中基于脉冲的死区补偿方法 [J], 杨燕波;吴庆彪
3.基于空间矢量脉宽调制的死区补偿方法研究 [J], 陈令云
4.一种新颖的同时考虑中点电位平衡和窄脉冲消除及死区补偿的三电平空间电压矢
量脉宽调制方法(英文) [J], 金舜;钟彦儒
5.用于三点式逆变器的脉宽调制控制方法 [J], 陶生桂;康劲松;庄红元;邵丙衡因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种补偿PWM逆变器死区效应的新方法 (1)
流而损坏器件，因此必须插入死区。死区时间 Ｔｄ 的 插入是通过延迟一个 Ｔｄ 长的时间给予开通信号， 在 Ｔｄ 内，两个功率管都停止导通，由于是感应负 载，故输出电流 ｉｏ 通过续流二极管 ＶＤ１ 和 ＶＤ２ 进 行流通，至于哪一个导通，则取决于 ｉｏ 的方向。当 ｉｏ＜０ 时，表示电流由电机流向逆变器，ＶＤ１ 导通；反 之，当 ｉｏ＞０ 时，表示电流由逆变器流入电机，ＶＤ２ 导 通。尽管逆变器的 Ｔｄ 很小，仅占开关周期 Ｔｓ 的百 分之几，单个脉冲不足以影响系统性能，但连续考
! " 即：
ａｖ
Ｕｄ，ｑ
［ｋ］＝ｅｄ，ｑ （ｋ）＋
Ｌ Ｔ
ｒｅｆ
ｍｅａｓ
Ｉｄ，ｑ ［ｋ］－ Ｉｄ，ｑ ［ｋ］
（２）
根据式（１）和式（２）预测电流控制对于 ｄ，ｑ 每相
的控制方程可简写为：
ｕｋ＋１＝
Ｌｌ Ｔ
（ｉｋ＋１＊－
ｉｋ）＋ｅ!ｋ
（３）
式中 Ｌｌ—— —电机的总漏电感 Ｔ—— —采样周期 ｕｋ＋１—— —第 ｋ＋１ 时刻的期望电压
带积分反馈预测电流控制算法的 ｉａ 波形。图 ５ 表明， 所提算法对逆变器死区效应的补偿效果很好。
值接近零，则当 ｉｏ 下降到零后，由于二极管承受了反
压，阻止了 ｉｏ 的反向流动，在死区的剩余时间内，ｉｏ 将
保持为零，桥臂的 ｕｏ 也为零。由此可见，在零电流箝
位 现 象 发 生 时 ，ｕｏ
也存在着波形畸
变。图 ３ 示出因死
区导致的零电流
图 ３ 死区导致的零电流箝位现象 箝位现象。
３ 死区效应补偿
＝ｕｋ＋１ ＝ｕｋ＋２
＊－ ０－ ２Ｕ ＊＋２Ｕ ｄｔ
Ｔ
ｄｔ Ｔ
－ ２Ｕ
ｄｔ Ｔ
逆变器死区时间对异步电机转矩脉动影响及削弱办法
收稿日期:2002-08-12作者简介:孙昌志(1938-),男,辽宁盖州人,沈阳工业大学教授,博士生导师.电气工程文章编号:1000-1646(2003)01-0032-04逆变器死区时间对异步电机转矩脉动影响及削弱办法孙昌志,李红梅,陈治飞(沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳110023)摘 要:建立了考虑逆变器死区时间的异步电动机系统整体数学模型,研究逆变器死区时间对系统转矩脉动的影响。
在分析常用死区补偿法的基础上,采用脉冲为基础的死区时间补偿法对死区进行补偿,可以有效达到削弱转矩脉动,改善异步电动机系统运行质量的目的.关 键 词:逆变器;死区时间;异步电动机;转矩脉动;死区补偿中图分类号:TM 34312 文献标识码:A 随着电力电子技术、大规模集成电路和微机技术的发展,现代控制理论的引入,各种静止式变压变频装置(VVV F )得到迅速的发展,且价格逐渐降低,使异步电动机变频调速系统的应用与日俱增[1].其中尤以SPWM 逆变器控制的异步电动机运行于V /f 为常数的变频调速系统最为常见,国内外现今使用的大多数变速驱动都是这种类型[2].该系统在变频调速运行中常伴随有电机运行的转矩脉动质量问题[3～5].逆变器死区时间的引入使逆变器的输出产生死区效应,输出电压与期望电压产生偏差,引起基波电压的降低,并且使输出电压中产生谐波,影响系统运行的质量和可靠性.为了研究逆变器死区时间对异步电动机变频调速系统转矩脉动的影响,本文首先建立了考虑逆变器死区时间的异步电动机系统整体数学模型,研究死区时间的存在对系统转矩脉动影响,提出采用以软件实现为主的PBD TC 法补偿死区时间,提高系统的运行质量和可靠性.1 计及死区时间的逆变器模型理想情况下,PWM 逆变器同一桥臂的上下两个功率开关总是互补地导通和关断,但是功率管的导通和关断需要一定的时间,尤其是关断时间比导通时间长.因此,实际上总使上、下开关管的导通和关断错开一定的时间,为了保证逆变电路的安全工作,必须在同一桥臂上、下两个开关器件的通断信号间设置一段死区时间t d ,以防止上下两器件同时导通、逆变器直流侧被短路的事故.死区时间的存在使得逆变器实际输出电压V a 变成不同于精确电压V ao ,偏差电压V a ε=V a -V ao 具有高度恒定、等于直流侧源电压U D 、脉冲宽度为t d 、脉冲极性取决于电机相电流I as 极性的特点.偏差电压发生在V ao 每两次转换的瞬间,如果I as 为正,在V ao 上升瞬间出现脉冲,如果I as 为负,在V ao 下降瞬间出现脉冲.由于V ao (ω1t )=U D S 1(ω1t ),在V ao 每次转换的瞬间,插入死区时间t d ,得到宽度为t d ,高度为U D 偏差电压V a ε,其正负由I as 极性决定,逆变器实际输出电压V a =V ao -V a ε.模拟得出逆变器输出频率f 1=50Hz ,载波频率f c =900Hz ,a 相电压和偏差电压波形见图1,同理可获得b 、c 相偏差电压V b ε、V c ε.逆变器实际输出线电压为V ′ab (ω1t )=V a (ω1t )-V b (ω1t )V ′bc (ω1t )=V b (ω1t )-V c (ω1t )V ′ca (ω1t )=V c (ω1t )-V a (ω1t )计及逆变器死区时间后,异步电动机电压矩阵V 的表达式如下V =Vq 1V d 1V q 2V d 2=13(V ′ab -V ′ca) -33V ′bc 0 0第25卷第1期2003年2月沈 阳 工 业 大 学 学 报Journal of Shenyang University of TechnologyVol 125No 11Feb.2003图1 逆变器电压和偏差电压Fig.1 Voltage of inverter and biased error voltage 将上式与计及主磁路饱和时的异步电动机数学模型相结合,即是计及死区时间的逆变器-异步电机系统非线性数学模型.2 逆变器死区时间对系统转矩脉动的影响 所研究的样机是额定功率11k W、4极笼型异步电动机.有关的数据如下:r1=012687Ω,r2=012294Ω,L1σ=117316×10-3H,L2σ=31059×10-3H,J=01125kg・m2.逆变器输出频率f=50Hz,逆变器直流侧电压, U D=513V死区时间t d=20μs. 图2、图3分别对应理想逆变器供电、计及死区时间时的逆变器供电系统稳态时序图.比较两图可知:逆变器死区时间的存在导致电机转速波动加大,转矩脉动显著增加.增大逆变器死区时间,t d=40μs时的系统稳态时序图见图4,电机转速波动进一步加大,转矩脉动较t d=20μs时再度增加.3 常用死区补偿方法[6,7]311 电流反馈型电流反馈型死区补偿法,通过检测变频器的三相输出电流的极性来确定补偿电压,该法由于受死区时间及电流幅值和频率的影响,电流过零点一般存在一定程度的模糊性,因而电流极性的检测精度收到一定的影响,同时必要的电流滤波环节也加剧了对电流极性实时检测的难度,尤其用软件实现时,严重的检测滞后会破坏对死区时间的正确补偿.图2 未计及逆变器死区时间时的系统稳态时序图Fig.2 System stable state time-sequence figures without considering dead time ofinverter图3 计及逆变器死区时间时的系统稳态时序图Fig.3 System stable state time-sequence figures with dead time of inverter considered33第1期孙昌志等:逆变器死区时间对异步电机转矩脉动影响及削弱办法 图4 死区时间增大时的系统稳态时序图Fig.4 System stable state time-sequence figures by increasing the dead time312 电压反馈型电压反馈型死区补偿法,是将各相的PWM 输出检测出来,同给定的PWM波进行比较,得到实际偏差电压,然后将偏差电压同给定的PWM 波叠加,得到新的给定.这种方法同样具有补偿的滞后性,每次比较结果必须在下一个开关周期才能得到校正,同时存在输出的PWM高精度检测问题,实现起来较复杂.4 脉冲死区补偿法相电流大于零时,由于死区时间引起的死区效应使实际脉冲上升沿滞后理想脉冲上升沿t d 时间,采用PBD TC死区补偿法[8],在超前理想脉冲上升沿t d时间,加入PBD TC死区补偿后的实际脉冲上升沿.当把PBD TC死区补偿后的脉冲加到开关器件的控制极上,计及逆变器死区时间后,校正后的脉冲与理想脉冲一致(见图5). 相电流小于零时,由于死区时间引起的死区效应使实际脉冲下降沿滞后理想脉冲下降沿t d 时间,采用PBD TC死区补偿法,是在超前理想脉冲下降沿t d时间,加入PBD TC死区补偿后的实际脉冲下降沿.当把PBD TC死区补偿后的脉冲加到开关器件的控制极上,计及逆变器死区时间后,校正后的脉冲与理想脉冲一致(见图6). 这种方法补偿效果良好,与系统运行频率、载波频率、负载无关,只需检测相电流的极性,以软件实现为主,实现简单,系统成本增加不多.图5 相电流大于零时PBDTC法校正原理Fig.5 PBDTC modification principle when phase-current is more thanzero图6 相电流小于零时PBDTC法校正原理Fig.6 PBDTC modification principle when phase-current is less than zero5 结 论逆变器死区时间的引入使异步电动机系统的转矩脉动加大,随逆变器死区时间的增加,转矩脉动程度加剧.在探讨常用逆变器死区时间补偿法的基础上,采用PBD TC法补偿死区时间,该方法以软件实现为主,简单易行,系统成本低,能够有效削弱逆变器死区时间对系统转矩脉动的影响,可达到改善系统运行质量的目的.参考文献:[1]陈伯时,陈敏逊.交流调速系统[M].北京:机械工业出版社.1998.(Chen B S,Chen M X.Alternate current ad justing speed system[M].Beijing:China Machine Press, 1998.)[2]Munoz2G arcia A,Thomas A.Lipo et al.A new induc2tion motor v/f control method capable of high2perfor243 沈 阳 工 业 大 学 学 报第25卷mance regulation at low speeds [J ].IEEE Trans.on Ind.Appl.,1998(4):813-821.[3]李红梅,李忠杰,杜世俊.SVPWM 逆变器供电异步电机动态性能仿真.电机与控制学报.2001(3):145-148.(Li H M ,Li Z J ,Du S J ,Dynamic performance simu 2lation of Asynchronous motor supplied by SVPWM in 2verter[J ].Electric Machine and Control Journal ,2001(3):145-148.)[4]李红梅,李忠杰.M TPWM 逆变器供电异步电动机动态性能的仿真研究.中小型电机,2001(4):1-4.(Li H M ,Li Z J.Dynamic performance simulation of asynchronous motor supplied by M TPWM inverter [J ].Medium 2small Electric Machines ,2001(4):1-4.)[5]Taniguchi K.A PWM strategy for reducing 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pulsation of system is stud 2ied.On the basis of summarizing common dead time compensation ,dead time compensation (PBD TC )method based on the pulse is proposed to compensate the dead time in order to weaken the torque pulsation and improve the running quality of the induction system.K ey w ords :inverter ;dead 2time ;induction motor ;torque pulsation ;dead 2time compensation(上接第31页)[18]柳百成,荆涛.铸造工程的模拟仿真与质量控制[M ].北京:机械工业出版社,2000.(Liu B C ,Jing T.Simulation and quality 2controlling of foundry process [M ].Beijing :China Machine Press.2000.)[19]Kurz M ,G iovanola B ,Trivedi R.Theory of microstruc 2tural development during rapid solidification [J ].Acta Metall.1986,34(6):823-830.Development of microstructure simulation of solidif ication structureYAN G Xiu 2ying ,Li Chen 2xi ,L I Run 2xia(School of Material Science and Engineering ,Shengyang University of Technology ,Shenyang 110023,China )Abstract :The paper has summarized the development of micrstructure simulation in solidification process.The developing process of deterministic ,stochastic and phase 2field method have been introduced.The devel 2opment of numerical simulation in eutectic and dendrite alloy ’s solidification structure has been discussed.Finally ,the trend for numerical simulation of solidification structure in the future has been predicted.K ey w ords :solidif ication structure ;numerical simulation ;revie w53第1期孙昌志等:逆变器死区时间对异步电机转矩脉动影响及削弱办法 。
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。
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PWM 逆变器死区影响的几种补偿方法
摘要：分析逆变器死区对输出电压的影响以及几种常用的补偿方法。
关键词：死区 补偿 逆变器 脉宽调制
1 1 引言引言
引言 死区可以避免因桥臂开关管同时导通的故障，但死区同时也引起反馈二极管的续流，使输出电压基波幅值减小，并产生出与死区时间△t 及载波比N 成比例的3、5、7…次谐波，这是设置死区带来的缺点。
这个缺点对变频调速系统的影响最为显著。
特别是在电机低速运行时，调制波角频率ωs 减小，使载波比N 相对增大，因此，死区△t 中二极管续流引起的基波幅值减小，和3、5、7…次谐波的增大更加严重。
在这种情况下，为了保证系统的正常运行，就必须对死区中二极管续流的这种不良影响进行补偿。
常用的最基本补偿方法有两种：一种是电流反馈型补偿，另一种是电压反馈型补偿。
它们的共同补偿原理就是设法产生一个与二极管续流引起的误差电压波形相似、相位相差180°的补偿电压ucom，来抵消或减弱误差波的影响。
所谓误差波，就是由反馈二极管续流而引起的误差电压。
三相半桥式SPWM 逆变器电路图见图1。
2 2 电流反馈型补偿电流反馈型补偿
电流反馈型补偿 死区设置方式有两种，即双边对称设置和单边不对称设置。
现以双边对称设置方式为例来进行说明，其结果对单边不对称设置方式也同样适用。
带死区的SPWM 逆变器在感性负载时，基波幅值的减小与3、5、7…次谐波幅值的增大都与Δtωc=ΔtNωs 成正比（ωc 为SPWM 中三角波电压的角频率），随着死区时间△t 及载波比N 的增加，输出电压基波幅值将减小，3、5、7…次谐波幅值将比例增大。
当ωs 减小N 相对增大时，这种影响进一步加剧。
为了保证逆变器的正常运行，就必须消除这种不良影响。
加入补偿电路就能很好地达到这个目的。
采用电流反馈型的补偿电路如图2所示。
通过检测逆变器的三相输出电流，并把它变成三相方波电压分别加到各自的调制波us 上，例如将检测到的A 相电流iA，变成方波电压ui 加到A 相调制波us 上，方波电压ui 使逆变器产生一个与电流iA 相位相同，与误差波uD1.4波形相似，但与uD1.4相位相反的补偿电压ucom,如图3所示。
补偿电压ucom 的相位与电流iA 的相位相同，与误差波电压uD1.4的相位相反。
由于载波三角波的每个边都是线性的，所以us＋ui 调制的波形等于us 和ui 调制波形的和。
us 产生的有死区调制波为uAO′，反馈二极管产生的误差波为uD1.4，ui 产生的调制波为ucom，所以逆变器的输出电压方程式为：
的信号uAO″相加得到补偿电压ucom，ucom 的相位与电流iA 相同，与误差波uD1.4的相位相反，用以抵消误差波uD1.4的不良影响。
图4所示的电压反馈型补偿电路，可以完全消除掉误差波uD1.4所造成的不良影响，只不过电路比电流反馈型复杂些。
4 4 电流反馈型补偿电路在矢量控制系统中应用实例电流反馈型补偿电路在矢量控制系统中应用实例
电流反馈型补偿电路在矢量控制系统中应用实例 文献[2]介绍了一种矢量控制系统中应用的电流反馈型补偿电路，是在旋转坐标系上进行补偿。
当用空间矢量来表示变频器的三相输出电压和电流时，则可以得到不同电流矢量下的误差电压矢量△ui，其相位与电流矢量相反，而与电流的幅值无关，如表1所示。
由表1可知，当电流矢量位于空间六个不同区域时，变频器的输出电压将损失六个对应的电压矢量ΔU1～ΔU6，这六个误差电压矢量的方向与变频器的六个非零空间电压矢量方向完全一致，其幅值为3ΔU/2。
假定变频器输出电压的角频率为ω1，则得到一个同步旋转坐标系doq，d 轴与电动机定子A 相绕组的夹角θ=fω1·dt，如图5所示，则电动机定子电流矢量在doq 坐标系上的id、iq 分量为：
任一时刻电流矢量i1在静止坐标系中的位置角（以A 相绕组为横坐标轴）为
θ=θ0＋θ1
变频器输出电流矢量与误差电压矢量之间的对应关系如表1所示，由表1可以得到补偿电压矢量与θ的关系，如表2所示。
由表2可知，只要实时地检测电动机两相定子电流iA、iB,通过上述方程式计算出电流矢量的位置角θ，由表2查出相应的补偿电压矢量进行补偿，就可以完全消除掉误差波引起的不良影响。
补偿电路如图6所示。
此系统采用专用微处理器μPD78365,变频器的最高频率可达15kHz。
5 5 电压反馈型补偿电路在变频调速系统的应用实例电压反馈型补偿电路在变频调速系统的应用实例
电压反馈型补偿电路在变频调速系统的应用实例 这是一种电压反馈型补偿电路在8098单片机控制的变频调速系统中的一个应用实例。
在本例中，死区是按单边不对称方式设置的。
补偿电路是按照检测输出电压uAO″，并与控制信号波uAO 进行比较，用所得的偏差电压udev=uAO－uAO″以补偿控制方式进行补偿的。
udev 的相位与电流iA 相同，与误差电压uD1.4相反，udev 的方程式与uD1.4相似。
所含基波与3、5、7…次谐波的成分与uD1.4相同。
因此用udev 作为补偿电压ucom 进行补偿，虽然不如ucom=－uD1.4好，但也是比较理想的。
最终可以使输出电压uAO″的波形达到或接近uAO′的水平。
补偿的原理电路如图7所示，用光耦检测A 点电位uAO″，uAO 以SPWM 理想控制信号。
当uAO″与uAO 电平相同时不输入CK 信号；当uAO″下降沿迟于uAO 下降沿时，CK 输入到减法器；当uAO″上升沿迟于uAO 上升沿时，CK 输入到加法器。
这一原理分析表明：如果SPWM 脉冲在上升沿产生偏差，则在下个脉冲的上升沿就可以得到补偿，不会产生偏差的积累效应，是一种稳态补偿法。
6 6 结语结语
结语 电流反馈型与电压反馈型补偿电路，是最基本的补偿电路，这两种补偿电路如果调整得当都能很好地补偿掉二极管续流产生的误差波引起的不良影响。
电流反馈补偿电路的特点是电路简单，但它是通过对电流的过零点的检测来进行补偿的。
由于电流噪声的影响，电流过零点一般都存在一定程度的模糊性，
检测精度会受到一定影响。
再则，电流滤波环节也会产生检测滞后。
因此，在用软件实现时，检测精度的不准和检测滞后的影响会使补偿的精度变差。
电压反馈型补偿电路，虽没有过零点检测的模糊性，但都存在SPWM波的检测精度问题。
和检测滞后问题。
补偿电路相对比较复杂。
应用微处理器μPD78365的矢量控制系统中的电流反馈型补偿电路，与图2所示的原电流反馈型补偿电路的不同之处是，用电流矢量位置角的检测代替了电流过零点的检测，避开了电流过零点的模糊性，由于用区域检测代替瞬时值检测，因而对采样速度的要求较低，易于软件实现。
由于是在同步旋转坐标系上进行补偿，所以电流的滤波环节也不会引起滞后。
同时电路也比较简单，抗干扰能力也比较强，补偿效果非常理想。
应用于8098单片机控制系统中的电压反馈型补偿电路，具有与此相同的效果和特性.。