電機(jī)逆變器死區(qū)補(bǔ)償獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷高性能伺服不在話下

逆變器死區(qū)補(bǔ)償方法綜述

為補(bǔ)償td引起的電壓波動(dòng)，研究人員提出了各種補(bǔ)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(qū)間內(nèi)，根據(jù)缺少的脈沖列相應(yīng)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(jiǎn)單的方法是對(duì)極性相反的相實(shí)行二倍的電壓過(guò)補(bǔ)償，使三相電壓死區(qū)影響相互抵消，線電壓波形為正弦形。文獻(xiàn)詳細(xì)分析了死區(qū)產(chǎn)生的原因和影響，并根據(jù)模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制分別給出了死區(qū)的硬件電路補(bǔ)償方法。根據(jù)全橋電路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，提出了一種帶死區(qū)補(bǔ)償?shù)哪孀兤鲾?shù)學(xué)模型，該模型的特點(diǎn)是由簡(jiǎn)單的滯環(huán)結(jié)構(gòu)組成，根據(jù)此模型可由一計(jì)算公式實(shí)現(xiàn)死區(qū)補(bǔ)償。

第二類方法是根據(jù)無(wú)效器件原理實(shí)現(xiàn)死區(qū)補(bǔ)償?shù)摹Ｔ谌我鈺r(shí)刻，逆變器每一橋臂兩個(gè)功率器件中只有一個(gè)是有效的。當(dāng)上橋臂器件關(guān)斷時(shí)，不論下橋臂器件是否導(dǎo)通，輸出電壓都是直流母線的負(fù)端電壓，此時(shí)稱下橋臂器件是“無(wú)效”的。死區(qū)補(bǔ)償?shù)霓k法是，維持有效器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)不變，改變無(wú)效器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)使之滿足設(shè)置死區(qū)的要求。既然“無(wú)效”器件的通、斷并不影響輸出電壓狀態(tài)，那么也就不需要驅(qū)動(dòng)信號(hào)了，只給有效器件發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)就可以了，這樣也就不需要加入死區(qū)，也就沒(méi)有什么死區(qū)補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題了。但該方法在電流過(guò)零點(diǎn)處會(huì)由于誤差導(dǎo)致畸變，因此使用這個(gè)方法時(shí)要注意電流過(guò)零區(qū)域的處理。一些學(xué)者進(jìn)一步提出了改進(jìn)方法。在電流過(guò)零點(diǎn)加一滯環(huán)，在滯環(huán)時(shí)間內(nèi)使用正常的開(kāi)關(guān)死區(qū)保護(hù)，可減小畸變。由于電流采樣中的干擾和電流變化的復(fù)雜性，在電流過(guò)零點(diǎn)附近的區(qū)域應(yīng)給出兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)并加入死區(qū)及死區(qū)補(bǔ)償。利用pwm關(guān)斷時(shí)刻實(shí)現(xiàn)換流時(shí)的開(kāi)關(guān)死區(qū)保護(hù)，可消除開(kāi)關(guān)死區(qū)的影響。

第三類方法是電流預(yù)測(cè)控制。建立較為準(zhǔn)確的電機(jī)系統(tǒng)模型，分析電流波形的畸變量，通過(guò)電流的預(yù)測(cè)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)電流波形的校正。預(yù)測(cè)電流控制的死區(qū)問(wèn)題，通過(guò)估計(jì)反電勢(shì)補(bǔ)償電壓波形畸變和電流零點(diǎn)鉗位現(xiàn)象。建立異步電機(jī)模型的矩陣方程，根據(jù)對(duì)svpwm算法里定子相電流的預(yù)測(cè)，補(bǔ)償其空間電壓矢量。利用d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的pmsm模型設(shè)計(jì)觀測(cè)器，觀測(cè)q軸損失的電壓，通過(guò)公式折算成需補(bǔ)償?shù)乃绤^(qū)時(shí)間tc，實(shí)現(xiàn)死區(qū)的在線補(bǔ)償。時(shí)間延遲控制來(lái)估計(jì)死區(qū)導(dǎo)致的干擾電壓，并將其反饋到電壓參考給定上以補(bǔ)償死區(qū)影響。電流預(yù)測(cè)方法計(jì)算繁瑣，且補(bǔ)償效果與電機(jī)模型的精度和時(shí)變的參數(shù)值直接相關(guān)，不易得到滿意的效果。 逆變器死區(qū)的影響

由pwm死區(qū)時(shí)間產(chǎn)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(nèi)的電壓偏差可用一方波來(lái)等效，為了分析方便，假定電壓偏差脈沖在時(shí)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(fā)生變化，而且隨著載波頻率的提高，誤差電壓脈沖出現(xiàn)的次數(shù)也隨之提高，雖然死區(qū)時(shí)間很短，只有幾個(gè)微秒，但是誤差電壓在一個(gè)周期之內(nèi)累積起來(lái)，也會(huì)對(duì)輸出電壓的基波幅值產(chǎn)生較大的影響。誤差電壓與理想電壓、實(shí)際輸出電壓的定性關(guān)系如圖2所示。

對(duì)圖2中的偏差方波進(jìn)行傅立葉分析得到：