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

因此，在忽略功率開關(guān)引起的高頻噪聲的情況下，逆變器的輸出電壓為：

其中，ma調(diào)制度，為調(diào)制正弦波幅值與三角波載波幅值的比值。

由上式可知，由于逆變器死區(qū)時(shí)間的存在，不但使逆變器輸出電壓的基波發(fā)生變化，而且使輸出電壓中含有3次、5次、7次等高次諧波。

開關(guān)死區(qū)造成逆變器輸出電壓波形發(fā)生畸變，導(dǎo)致輸出電流波形波形畸變，即電流的交越失真。

·死區(qū)時(shí)間越長，逆變器輸出基波電壓損失越大，電壓波形畸變程度越大;負(fù)載基波電流幅值下降越多，電流波形畸變也越嚴(yán)重。

·對(duì)于確定的死區(qū)時(shí)間，負(fù)載功率因數(shù)變小時(shí)，會(huì)使逆變器輸出基波電壓幅值增加，電壓波形畸變率變小，基波電流幅值減小，電流波形畸變率變大。

·當(dāng)輸出電壓較低時(shí)，空間電壓矢量幅值很小，三路橋臂相對(duì)導(dǎo)通時(shí)間變短，死區(qū)時(shí)間的影響變大。

·死區(qū)不僅影響輸出電壓幅值，還影響其相位;死區(qū)使pwm波形不再對(duì)稱于中心，因此，空間電壓矢量的幅值產(chǎn)生偏差，相位也發(fā)生變化。 基于位置的動(dòng)態(tài)死區(qū)補(bǔ)償方法

各種死區(qū)補(bǔ)償方法的一個(gè)共同特點(diǎn)是根據(jù)電流波形補(bǔ)償電壓信號(hào)。因此需要檢測(cè)實(shí)際電流值，判斷各相電流正負(fù)，以其過零點(diǎn)作為補(bǔ)償電壓信號(hào)的切換時(shí)刻。電流檢測(cè)環(huán)節(jié)由電流傳感器、低通濾波器和a/d轉(zhuǎn)換組成，為減小噪聲程序中還需加數(shù)字濾波。檢測(cè)到的電流存在器件精度和干擾造成的誤差，且有相位延遲。因此利用實(shí)際檢測(cè)到的電流信號(hào)很難精確補(bǔ)償死區(qū)影響，甚至?xí)捎谶^零點(diǎn)附近的錯(cuò)誤補(bǔ)償造成更大的電流畸變。

現(xiàn)今pmsm的轉(zhuǎn)矩控制多是通過矢量控制實(shí)現(xiàn)的，為準(zhǔn)確控制電機(jī)電流，其電流環(huán)響應(yīng)頻率很高，可達(dá)到1khz以上，實(shí)際電流能夠精確跟蹤電流指令信號(hào)。在高精度的交流伺服系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)高精度的位置伺服控制需要高分辨率的位置傳感器，一般達(dá)到16或17位，而高速高精度a/d器件相對(duì)成本較高，其分辨率一般為10或12位。由于電流矢量和轉(zhuǎn)子位置相關(guān)，如果用位置信號(hào)判斷電流正負(fù)，施加電壓死區(qū)補(bǔ)償信號(hào)，補(bǔ)償?shù)木瓤梢员葘?shí)際使用的電流信號(hào)精度高，且不受干擾信號(hào)的影響。

由pmsm矢量圖可見，磁場(chǎng)定向控制的電流矢量與轉(zhuǎn)子磁極成90°(電角度)，并與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子磁極的位置可通過高分辨率的編碼器確定，經(jīng)過轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制，電流按時(shí)間變化的電角度和磁極空間變化的空間旋轉(zhuǎn)角度重合，進(jìn)而可得到電流矢量的空間位置。根據(jù)電流矢量的空間位置，可以判斷出各相電流的過零點(diǎn)。

磁極的位置角度與電流的相位關(guān)系固定，經(jīng)過分析，我們按如下的位置變化規(guī)律進(jìn)行電壓補(bǔ)償：

·當(dāng)角度0《θ《π時(shí)，ia》0，a相補(bǔ)償正向電壓;反之補(bǔ)償反向電壓。

·當(dāng)角度2π/3《θ《5π/3時(shí)， ib》0，b相補(bǔ)償正向電壓;反之補(bǔ)償反向電壓。

·當(dāng)角度-2π/3《θ《π/3時(shí)， ic》0，c相補(bǔ)償正向電壓;反之補(bǔ)償反向電壓。

補(bǔ)償電壓的幅值計(jì)算公式為：

其中factor為調(diào)整系數(shù)，一般取為0.7。

圖4和圖5為沒有加死區(qū)補(bǔ)償和加死區(qū)補(bǔ)償?shù)膶?shí)驗(yàn)結(jié)果比較。由電流波形可以看出，無死區(qū)補(bǔ)償?shù)碾娏髟谶^零點(diǎn)處產(chǎn)生畸變，

有平的臺(tái)階。而加入以上提出的死區(qū)補(bǔ)償方法后，圖5所示實(shí)際電流跟蹤給定電流，得到了效果很好的正弦波形。

逆變器的開關(guān)死區(qū)效應(yīng)對(duì)交流伺服系統(tǒng)的性能具有較大的影響，因此對(duì)開關(guān)死區(qū)進(jìn)行校正補(bǔ)償是必要的。本文在分析了各種死區(qū)補(bǔ)償方法的基礎(chǔ)上，提出了一