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1、一种基于SVPWM的死区补偿策略逆变器/空间矢量脉宽调制/死区/补偿1引言对于三相桥式逆变器，山于所用开关管固有存储时间的影响，开通时间往往小于关断时间，因此很容易发生同桥臂两只开关管同时导通的短路故障。为了保证使同桥臂上的一只开关管可靠关断后,另一只开关管才能导通，通常采用将理想的PWM驱动信号上升沿（或下降沿）延迟一段时间，即死区时间。但是死区时间的设置会给输岀电压、电流造成严重的波形畸变和基波电压损失，弓I起逆变器输出电流波形的交越失真，甚至引起电机振荡［1］。不少学者己提出很名种死区补偿措施，但效果不甚理想，诸如存在补
2、偿滞后、増加系统复杂性等问题。本文提出了一种简单的基于SVPWM的死区补偿策略，主要是运川预测电流控制对死区时间导致的误差电压按照空间矢最进行分区域补偿，实验结果证明了该策略的可行性。2死区效应分析典型的电压型三相桥式逆变器的主电路如图1所示。图2为死区时间Td对PWM脉冲的影响示意图⑵。设es为三角载波，ca为（X相正弦调制波。由cs和ca比较生成的脉冲如图2b）所示。为了防止逆变桥上下臂器件直通，必须使图2b）的脉冲前沿滞后Td时间，如图2c）所示。图1三相逆变器主电路以a相为例,设ia由a点流入负载时ia>0,反之为ia
3、<0,则:（1）当ia>0时,在tl时刻关断VT4,由于VT1尚未开通，即VT1、VT4都处于死区时间。为了保持ia方向不变,续流二极管VD4导通，a点钳制在电源-E/2电位上，如图2d）所示。在（tl+Td）时刻,VT1导通,a点钳制在电源E/2电位上。在t2时刻,VT1关断,则VD4导通，a点又回到-E/2电位上。比较图2b）、d）可以看出,逆变器输出相电压Ua的脉冲宽度比图2b）的预期宽度窄了Td时间,如图2e）所示。图2死区对调制脉冲的影响图（2）当iotVO时，在tl时刻关断VT4,由于VT1尚未开通,即VT1、VT
4、4都处于死区时间。由于ia<0,VDI导通,a点钳制在电源E/2电位上,如图2d）所示。在（tl+Td）时刻,虽然VT1触发导通,但ia仍沿着VD1流向E正端,a点一直保持在E/2电位上。在t2时刻,VT1关断，此时VT4尚未导通，VD1继续保持导通，使a点维持在E/2电位上。在（t2+Td）时刻，VT4导通，则a点又回落到・E/2电位上。比较图2b）、d）可以看出，逆变器输出相电压Ua的脉冲宽度比图2b）的预期宽度多了Td时间，如图2c）所示。根据以上分析可得，实际输出电压U和理想输出电压U*Z间存在谋差电压△U=U-U*»
5、这个谋弟电压脉冲的极性与输出电流的极性相反，当电流犬于零时当电流小于零时△；｝=£,其宽度等于死区时间，而且随看载波频率的提高，谍差电压脉冲出现的次数也将随Z提高，对系统的影响加剧。当交流电动机曲一个电压型逆变器供电时，山谋差电压所造成的电流波形畸变和基波电压损失等都会场响系统的稳定性，特别是在低频、无负载时，将带来附加损耗，还会降低效率，而且即使是非常小的谐波成分，一旦与电动机耦合也有可能导致系统的运行不稳定，所以寻求一种简便、有效的死区时间补偿策略是很有必耍的。3基于SVPWM的死区补偿策略SVPWM技术是从电动机的角度出
6、发，以三相对称1E弦波电压供电时交流电动机的理想磁通为基准，利用逆变器不同开关模式输出所产生的实际磁通去逼近，宙此决定逆变器中电力电子器件的开关状态，进而产生PWM波。对于1800导通型逆变器,其开关信号可以产生8种导通状态,包插6个有效矢量和2个无效矢量,具体通断状态与输出电压见表1，表中1表示相应上桥臂导通,0表示相应下桥臂导通。;Sa.Sb和Sc为三相桥臂开关函数，根据桥臂通断规律取0或1。其中电压Ua、Ub和Uc与桥臂的通断关系如式⑴矩阵方程l■■r■■2-1一1■■U"S.ub=1£-12-1sbJ3—2_L»」式中
7、:E——整流后的直流电压（V）然而在界步电动机矢量控制系统中,是在两相静止朋标和旋转坐标中计算和处理各种控制变量的,所以要通过朋标变换将三相静止坐标系转变到两相静止坐标系，这通过Clark变换（a卩变换）即可实现，变换公式为根据式（1）和式⑵分别求出8种开关状态三相电压矢晁Ua、Ub利Uc及Ua和U卩的值见表1。表1逆变器各桥臂的通断状态9输出电床电S［空问矢・abcu.斗U.°0900000000000«-1/3-1/32/3.”占Ug010•1/32/31/3-1从J[U$go011-2/31/31/3ILi002/3i3
8、-i/30I0l/J-2/31/311n1^31/3-2/31^*6Dm111100000如（OH图3电压空间矢量及扇区图将对应于表1中八种组合的电压矢量映射至复平面，即可得到如图3所示的电压空间矢量图。共中(000)与(111)沏个零矢疑对应于原点，对电动机的正常工作是没有
