死区补偿算法

电压型逆变器是电力电子技术中常用的功率变换器，在电机控制领域发挥着重要作用。电压型逆变器一般为桥式结构，通常采用脉宽调制（Pluse Width Modulation， PWM）技术控制各桥臂开关管交替开通或关断，以得到期望的电压和电流。开关管的开通和关断都需要一定的时间，为了防止同一桥臂的上下两只开关管同时导通引起电源短路，通常设置有死区时间，以保证一只开关管完全关断之后，同一桥臂的另一只开关管才会开通。死区时间的存在使得电压型逆变器能够可靠工作，但同时又使逆变器输出电压与期望值并不完全相等，并且还引入了电压谐波，最终导致输出的电流中也含有谐波，从而引起转矩脉动、电机噪声等相关问题。为了解决死区效应带来的问题，提高电机的控制性能，需要对死区效应进行补偿。

根据电压型逆变器的工作状态计算出死区效应引起的电压畸变，对电压畸变进行补偿，就实现了死区补偿。常用的死区补偿方法是根据电流的极性来计算死区补偿电压的大小，电流极性不同,补偿的电压也是不同的，如下图所示。由于电流极性在过零点处会发生突变，导致补偿的电压也会发生突变，从而导致电流畸变，这种现象在低速时尤为明显。

为了得到更准确的死区补偿电压，需要考虑寄生电容的影响。下图为考虑寄生电容时死区补偿电压与输出电流的关系，由图可见，在电流过零点附近补偿电压过渡平滑，可以避免因电压跳变引起的电流畸变。在实际应用中，死区补偿时间的计算需要提前获知开关管的寄生电容值，否则无法得到准确的死区补偿电压。

为了避免使用过多的参数，特设计了本死区补偿算法。本死区补偿算法对死区补偿电压进行离线检测，这样在无法获知开关管寄生电容值的情况下，也能够获得准确的死区补偿电压。该方法先检测出死区补偿电压与逆变器输出电流的关系，然后根据死区补偿电压和输出电流的关系对死区效应进行补偿。为了消除电流采样延时的影响，根据预测的电流值进行死区补偿。另外，这种方法无需提前获知逆变器以及电机的相关参数，如寄生电容值、电机电阻电感值等，更加简单易行。

申请专利一项：一种变频器死区补偿电压自学习方法，已授权，ZL201510203530.0

发表论文一篇：A Dead-Time Compensation Method for Voltage Source Inverters