基于重复控制的SPWM逆变电源死区效应补偿技术.pdf

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1、2004年2月电工技术学报Vol.19No2第19卷第2期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYFeb.2004基于重复控制的SPWM逆变电源死区效应补偿技术段善旭孙朝晖张凯康勇陈坚（华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074）摘要在SPWM逆变器中，为防止同一桥臂的上下管直通现象，必须注入一定的死区时间，死区会导致逆变器的输出波形畸变，即死区效应。在分析了死区时间对单相SPWM逆变器输出波形特性的影响的基础上，提出了一种基于重复控制的死区补偿控制策略，该控制方法可有效地改善输出电压的波形畸变，并在一台单

2、相400Hz、5.5kW装置上进行了详细的实验验证，实验结果表明了该补偿策略的有效性和实用性。关键词：正弦脉宽调制逆变器死区重复控制补偿中图分类号：TM464ACompensationStrategyforDead-timeEffectofSPWMInvertersBasedonRepetitiveControlDuanShanxuSunZhaohuiZhangKaiKangYongChenJian（HuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074China）AbstractAfewmicrosecond

3、sdead-timemustbeinsertedintotheswitchingsignalsofSPWMinverterstopreventtheshortcircuit.Thiscancausethedead-timeeffectoftheoutputvoltagedistortion.Theinfluenceofdead-timeonoutputvoltageinsingle-phaseSPWMinvertersisanalyzedindetail.Anoveldead-timecompensationstrategy,whichcanprovid

4、eexcellentinverteroutputvoltagedistortioncorrectionbasedonrepetitivecontrol,isalsoproposed.Theexperimentalresultsona400Hz5.5kWprototypeofinverterarepresentedtodemonstratethepracticabilityandvalidityofthecontrolstrategy.Keywords：SPWM,inverter,dead-time,repetitivecontrol,compensati

5、on电压应为失真度相当小且严格正比于调制比的正弦1引言波形。但在实际应用中，由于死区时间的设置和开关在PWM变换器中，由于实际功率开关器件如器件固有特性（通态电压降和开关时间）的影响，给[1,2]GTR、IGBT等并不是理想器件，为了避免桥臂发生输出电压造成了严重的波形畸变和基波电压损失，直通，必须在同一桥臂上下功率驱动信号之间设置而且所产生的低次谐波会造成电动机转矩脉动并严[3～6]一段死区时间tD，尽管tD占整个开关周期的比例十重影响整个系统的稳定性。分小，但由于开关频率较高，形成的死区积累效应传统的死区效应补偿策略基本上都属于一种显得比较严重。在理

6、论上，SPWM逆变器输出电压平均补偿算法，即根据误差电压对电压指令值进行[3～11]中的谐波分量应该聚集在以开关频率及其倍频数为修改，以使实际输出电压等于理想电压。它一中心的周围，当此谐波被LC滤波器滤除后，输出般分为两种补偿方案：一是为电流反馈型补偿，即根据输出电流的极性产生一个补偿信号叠加到参国家自然科学基金资助项目（50007004）。考电压上。这种补偿方法需要精确检测输出电流的收稿日期2003-06-30改稿日期2003-10-08极性以实现正确补偿，但在过零点附近由于PWM第19卷第2期段善旭等基于重复控制的SPWM逆变电源死区效应补偿技术53

7、开关噪声的影响使正确检测难度较大；第二种是电能通过二极管续流，桥臂的输出电压只与输出电流压反馈型补偿，即根据所检测的桥臂PWM输出电的极性有关，而与驱动信号的控制逻辑无关。为简压与参考PWM电压的偏差，提供一个补偿信号叠便起见，先以桥臂A为例进行分析。在死区时间tD加到参考电压上。这种补偿方法需要对每一个输出内，当电流流出桥臂（i＞0）时，由二极管VD2续PWM电压进行高精度检测，实现起来成本较高。流，将输出电压VAN钳位在负母线电压-Vdc/2；反如果没有检测误差，这两种方案都能够对死区进行之，当电流流入桥臂（i＜0）时，由二极管VD1续一定的补偿，但

8、实际上其补偿并不精确。流，将输出电压VAN钳位在正母线电压Vdc/2。如图*考虑