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（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。

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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。

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 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Engineering ,Shenyang University of Technology ,Shenyang 110023,China )Abstract :The integrated mathematical model of the induction motor system with the consideration of dead time of inverter is set up and the effect of the dead time of inverter on the torque 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 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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。

SPWM逆变器死区影响的几种补偿方法
刘凤君
【期刊名称】《《电源技术应用》》
【年(卷),期】2000(003)010
【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。

【总页数】4页(P510-513)
【作者】刘凤君
【作者单位】北京航天工业总公司二院206所
【正文语种】中文
【中图分类】TM464
【相关文献】
1.基于MSPWM逆变器的死区效应补偿方法的研究 [J], 毛惠丰;陈增禄;周炳根
2.三相SPWM逆变器死区特性与补偿策略 [J], 丁晓霖
3.基于DSP56F800的SPWM逆变器死区补偿技术 [J], 尚喆;赵荣祥;许镇琳
4.基于傅立叶分析的三相SPWM逆变器死区效应与补偿研究 [J], 张佩炯;苏宏升
5.两种新颖的三相SPWM逆变器死区补偿策略 [J], 丁晓霖;侍洪波
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死区对逆变性能的影响及其补偿方法代伟;龙英文;宋芳;章伟【摘要】Basing on analyzing the dead-time effect on single-phase SPWM inverter's output waveform charac-teristics,a new control scheme was proposed to improve dead zone effect.Through adopting DC bus voltage feed-forward compensation measures to adjust wave shape at real time, the third harmonic component in the output voltage was reduced effectively and the dead-time effect on the inverter performance was improved to a greater extent through combined with current feedback pulse adjustment and repetitive control.The relevant experiments on a laboratory-made inverter show that, the said methods can effectively improve the voltage waveform distortion and reduce the output voltage harmonic content.%在分析死区时间对单相SPWM逆变输出波形特性影响的基础上,提出一种新的方案来改善死区效应.通过采用直流母线电压前馈补偿的措施来实时调整载波形状,可以有效降低输出电压的三次谐波,同时结合电流反馈脉冲调整和重复控制来更大程度地改善死区对逆变性能的影响.在实验室自制的逆变器中进行了相关实验,结果表明:所提方法可以有效改善电压的波形畸变,降低输出电压的谐波含量.【期刊名称】《化工自动化及仪表》【年(卷),期】2018(045)004【总页数】5页(P294-297,311)【关键词】死区时间;补偿;重复控制;直流母线电压;前馈补偿【作者】代伟;龙英文;宋芳;章伟【作者单位】上海工程技术大学机械工程学院;上海工程技术大学机器人智能控制及功能化设计实验室;上海工程技术大学机器人智能控制及功能化设计实验室;上海工程技术大学机器人智能控制及功能化设计实验室;上海工程技术大学机器人智能控制及功能化设计实验室【正文语种】中文【中图分类】TM464逆变系统是新能源发电过程中最重要的部分，它的作用是将直流电转换为一般设备需要的交流电[1]。