一种基于脉宽调制算法的死区时间补偿方法的研究
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2020-02-26
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一种基于脉宽调制算法的死区时间补偿方
法的研究
张倩，戈志强
*
作者简介：1986 年 5 月 18 日,性别女,工程师,主要研究方向为风机类产品嵌入式驱动控制软件开发（矢量控
制）、通信类界面开发以及性能检测设备开发. E-mail: zhangqian12@welling.com.cn
（广东威灵电机制造有限公司微电机研究院，佛山市，528311） 5
摘要：在 SVPWM 三相逆变器中，为防止同一桥臂上的两个功率器件的直通短路而引入的
死区时间，将对逆变器输出电压带来一定的误差。本文通过分析死区时间效应的产生及影响，
提出一种用于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的死区补偿方法。该方法的关键在于电流的检测
与过零点的判断，从而有效改善由死区效应引起的输出电压误差，削弱了死区时间引起的输10
出电压误差值随时间积累所产生的影响。
关键词：逆变器；死区时间补偿；空间矢量脉宽调制
中图分类号：请查阅《中国图书馆分类法》
STUDY ON METHOD OF DEAD TIME 15
COMPENSATION BASED ON SVPWM
ZHANG Qian, GE Zhiqiang
(GuangDong Welling Motor Manufacture Co.,Ltd, Micro motor institute, Foshan City, 528311)
Abstract: In vector-control PWM inverter, it needs the dead-time that will cause output voltage
error to prevent up and down power device short circuit of the same bridge arm. This paper 20
presents a method of dead-time compensation based on svpwm, by analyzing the production and
effect of dead-time effect. The key lies in current detection and zero crossing. It improves the
output voltage error and weakens the effect of output voltage error with time accumulation.
Key words: inverter; dead-time compensation; space vector PWM
25
0 引言
在理想情况下，SVPWM三相逆变器中，每个桥臂的上下两个开关器件严格轮流导通和
关断。但由于每个开关管存在一定的开通和关断时间，尤其是关断时间比导通时间更长。在
关断过程中，如果截止的器件立即导通，必然引起桥臂短路。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Td以延迟开关器件的导通。在此30
时间内，桥臂上下开关器件都没有触发信号，该桥臂的工作状态将取决于两个续流二极管和
该相电流的方向。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输出电压基波分量减小、输出电流波形发生畸变以及产
生较大的转矩脉动和谐波
[1]
，且在低速或轻载时尤其严重，经常会发生零电流钳位的现象，
使输出电流产生畸变
[2]
，从而使动静态性能下降，降低了开关器件的实际应用效果，称为死35
区效应。因此对死区的补偿问题已成为电机控制系统中必须解决的关键问题。
已经有诸多科研专家对死区效应的产生及其影响进行了深入研究，并提出了多种补偿
方法
[3-11]
。现有的死区补偿方法可分为硬件补偿和软件补偿两类。其中硬件补偿需要额外的
硬件电路，使系统结构复杂化，成本增加，实际中较少采用；软件补偿通过在控制程序中加
入补偿算法来实现死区补偿，它无需添加硬件，且更加灵活，具有广泛的适用性。 40
本文从分析死区效应的产生及影响入手，提出了一种基于电流的检测及其过零点的判断
的死区效应补偿方法。
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