基于空间矢量PWM的死区效应分析与补偿

死区效应存在使得逆变器输出电压和电流发生畸变,同时增加输出了谐波分量,在低速运行时,可能导致系统不稳定.提出了一种补偿方法,可以同时补偿死区效应造成的误差电压并且消除了零电流钳位现象.该方法为提高电流极性检测的准确性,将三相电流的方向通过输出电压矢量角度获得.另外,将一种消除零电流钳位效应方法与上述补偿方法结合提高输出波形质量.仿真和实验结果验证了这种方法的正确性和可行性.     

基于空间矢量脉宽调制的永磁同步电机死区效应分析与补偿

逆变器死区时间使逆变器输出谐波分量增加,电压和电流发生畸变,甚至导致电机在低速下的不稳定运行。为解决上述问题,提出一种基于扰动电压检测的死区效应补偿策略。通过判断输出电压矢量角度获取三相电流方向,从而确定补偿电压矢量。同时,为提高输出波形质量,结合一种零电流钳位效应消除方法,可以同时补偿死区引起的误差电压和消除零点电流钳位现象。仿真和试验结果表明该方法能明显改善电流波形畸变,具有很好的实用价值。     

一种新颖的电压源逆变器自适应死区补偿策略

为解决空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）电压源逆变器低频和轻载时死区效应导致相电压和相电流畸变、零电流钳位效应等问题,分析死区效应和零电流钳位效应,提出一种新颖的自适应死区补偿策略。该策略无需电流极性检测,在同步旋转坐标系下,通过PI控制器调节扰动观测器观测出的q轴扰动电压,获得死区补偿时间;然后在传统SVPWM基础上,在每个脉宽调制周期内,根据两个非零空间电压矢量作用时间之比分配该死区补偿时间;最后用分配的补偿时间对这两个矢量作用时间分别进行补偿。实验结果表明,所提方法能明显地抑制电流低频谐波,有效地削弱零电流钳位现象,提高系统低速运行性能。     

电压源型PWM逆变器死区效应补偿策略研究

针对电压源型PWM逆变器的死区效应,提出了一种减小零电流钳位和寄生电容影响的死区补偿方法。分析了因死区时间和开关器件的非理想特性引起的误差电压,对因零电流钳位造成的电流极性检测不准进行了校正,并根据功率开关器件寄生电容引起的导通和关断延时,对补偿电压大小进行了调整。仿真结果证明,该补偿方法有效改善了电机的电流波形,提高了逆变器的输出性能。     

IPMSM控制系统逆变器死区效应分析与在线补偿

为解决矢量控制凸极永磁同步电机系统低速和轻载时,电压源逆变器死区效应导致相电压和相电流低频谐波,零电流钳位效应以及转矩脉动等问题,在详细分析了死区效应的基础上,提出了基于双扰动观测器的在线死区补偿方法。该方法是在转子旋转坐标系下用双扰动观测器观测出扰动电压,将其前馈给指令电压进行补偿,且无需知道死区时间、功率器件开关延迟时间及导通管压降等。实验结果表明该方法能明显抑制电流低频谐波,削弱死区效应,提高系统低速轻载运行性能。     

永磁电机无位置传感器控制死区补偿策略

空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制中,逆变器存在死区效应和零电流钳位效应,导致电流电压波形畸变,造成转速转矩脉动,控制性能降低。迭代控制死区补偿策略无需检测电流极性,同步旋转坐标系下,构造反电动势观测器得到实际电压e^d、e^q,矢量控制输出期望电压ed、eq,通过迭代算法将死区效应造成的误差前馈到期望值,补偿死区效应的影响,提高系统控制性能。仿真和实验证明了理论分析的正确性和有效性。     

降低逆变器死区效应的一种新颖控制方法研究

为了避免逆变器上下桥臂的直通,在功率器件开通之间所添加的开关延迟,将导致逆变器的输出电流和电压产生很大的畸变,逆变器死区所导致的这种畸变称为死区效应。当前有很多种方法来降低逆变器死区效应,几乎全部都是从补偿的角度来降低其影响,并且补偿方法复杂。本文给出了一种新颖的控制方法来降低逆变器死区效应,该方法通过根据不同的电机运行速度来调节母线电压,这种控制方法实现简单,不但可以降低逆变器的输出电压误差同时也可以有效地降低零电流钳位的影响。最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

交流伺服系统逆变器死区效应分析与补偿新方法

死区效应的存在使得逆变器输出电压和电流不能跟踪参考电压和电流,同时输出增加了谐波分量,使系统的输出转矩存在很大脉动,尤其电机在低速运行时,可能导致系统的不稳定。针对此问题分析了死区效应对于交流伺服系统的影响,特别是低速运行时对电流波形的影响。提出了一种新型的在线延时补偿算法,该算法可以省掉开关器件没有必要的开通和关断,且不需要任何额外的硬件电路和离线的实验测量,具有实现简单、输出波形谐波含量小等特点,较好地降低了系统在低频时输出电流的脉动。仿真与实验表明该算法有效、可行。     

基于FFT的三电平逆变器的死区补偿策略

针对死区所带来的三电平逆变器输出电压和输出电流的畸变,通过分析死区效应的机理,对死区时间、功率器件的电压降、开通和关断时间如何影响三电平逆变器的输出电压进行了详细地论述,据此提出了一种基于快速傅里叶变换(FFT)的三电平逆变器的死区补偿策略,该策略利用FFT对电流进行滤波以准确判断电流的极性,进而补偿死区。最后,基于三电平逆变器进行仿真验证,结果表明,所提出的采用FFT的死区补偿策略能够有效减小死区效应造成的电流畸变,改善零电流钳位现象。     

感应电机空间矢量PWM控制逆变器死区效应补偿

针对感应电机矢量控制系统,提出了一种可以补偿死区误差电压并消除零电流钳位效应的死区补偿方法。在分析了影响死区效应的因素以及等效死区时间的表达式的基础上,采用平均死区时间补偿法,在两相静止轴系中对等效死区时间产生的误差电压进行了补偿。为了提高电流极性检测的准确性,利用旋转轴系中的励磁电流和转矩电流分量经过坐标反变换,判断电流在两相静止轴系所处的扇区来决定需要施加的补偿电压。另外为了更好地消除由于死区时间而产生的零电流钳位效应,将一种消除零电流钳位效应的方法结合到上述补偿方法中。最后通过TMS320F2812 DSP芯片来实现补偿算法,并在11kW感应电机矢量控制系统中验证了补偿算法的有效性。     

矢量控制电动执行器死区补偿新方法

逆变器的死区会导致电动执行器在低速时出现电流畸变,严重影响系统的稳定性。在理论上,根据电流的过零点可以进行死区补偿,但是在实际系统中,由于噪声的影响,难以检测精确的电流过零点,因此可能出现误补偿。针对以上问题,提出了一种新的死区补偿方法。对电流进行矢量分解,用电流的矢量角来间接判断电流的过零点,同时对阶跃补偿电压进行线性化处理,有效减小了可能的误补偿电压。为了验证算法,在一台0.8 k W矢量控制电动执行器上进行死区补偿实验和转速阶跃变化实验,实验结果表明,所提方法可以有效地对死区进行补偿,并明显改善了电动执行器的低速稳定性,由此证明了所提方法的有效性和可行性。     

SVPWM逆变控制的死区补偿策略

对SVPWM逆变控制的死区效应进行了分析,目前的死区效应补偿方法需要对电流方向进行判断,由于过零点附近的电流方向很难准确判断,所以本文提出一种死区效应补偿方法,无需判断电流方向,求出的死区电压扰动是和电流矢量同步旋转的矢量,实验表明补偿效果明显.     

基于电流检测的零死区控制策略的研究

PWM控制信号中的死区时间对变频器造成很多负面影响.提出了一种基于负载电流极性检测的新型控制策略,在无需死区补偿的情况下实现零死区时间控制,并能够大大降低功率器件的开关损耗,进而提高交频器的转换效率.大量的仿真试验结果表明该算法可行.     

开绕组电机驱动用双逆变器死区效应补偿方法

与传统两电平逆变器的死区效应不同,开绕组电机驱动系统中双逆变器的开关死区将导致零序电压和零序电流,使绕组电流出现低频次谐波,影响系统的性能。提出了一种双逆变器开关死区导致的零序电压的补偿方案,通过扩展占空比最大的一路开关信号的导通时间,来插入一个补偿电压矢量,利用补偿电压矢量产生的零序电压抵消开关死区导致的零序电压,从而抑制系统的零序电压和零序电流。通过在开绕组感应电机驱动系统中的仿真和试验,验证了死区补偿方法的有效性。     

基于观测器的永磁同步电机死区补偿方法

针对永磁同步电机SVPWM控制系统,提出了一种基于模型参考自适应观测器的死区补偿方法。与一般补偿方法相比,该法可以有效地避免相电流过零点的直接检测或间接估计。在分析三相电压源逆变电路死区效应基础上,根据永磁同步电机的矢量控制模型,得出平均死区补偿时间和dq轴补偿电压的关系。将q轴扰动电压作为状态方程中的扰动变量,并设计自适应观测器在线观测,然后推算出死区补偿时间,最终通过坐标变换,在dq轴对逆变器进行死区补偿。该法不需要增加额外的硬件电路和离线的实验测量,仿真结果证明了该方法是简单可行的。     

Improvement of power conversion efficiency of soft‐switching inverter in range of low output power by adjustable dead time control

The power conversion efficiency of soft‐switching inverters can be improved by using loss‐less snubber commutation; however, the main switches of the inverter fail in zero‐voltage turn‐on when the output current is small. As a solution to this problem, adjustable dead time control in a loss‐less snubber commutation according to the magnitude of output current has been proposed. Adjustable dead time control achieves zero‐voltage turn‐on of the inverter main switches in a loss‐less snubber commutation in the range of low output current; however, waveforms of the output current of the inverter become distorted. In this paper, we propose a scheme for adjustable dead time control with dead time compensation for soft‐switching inverters. The effectiveness of the proposed control scheme is verified by experiments. Experimental results demonstrate that when the proposed control scheme is adopted, the power conversion efficiency in the range of low output power improves up to about 3% and the THD is improved within 3%. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 180(1): 57–64, 2012; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21282     

单相二极管箝位三电平逆变器死区时间补偿技术

针对调制过程中的死区时间导致逆变器输出电压和电流畸变、谐波含量增加等问题,提出一种简单可行的死区时间补偿策略。该策略在传统调制方法的"调制信号"与"死区时间处理"之间增加"死区时间补偿"。以单相二极管箝位三电平逆变器为对象,分析死区时间对桥臂输出电平的影响,根据桥臂电流方向选择延迟开关器件驱动信号的上升沿或下降沿来对死区时间进行合理补偿。相比于传统基于特定调制方式的死区时间补偿技术,该补偿策略简便易行并且与调制方式独立,能够灵活应用于各种不同的调制方式。在MATLAB/Simulink平台上建立仿真模型对该补偿策略进行仿真验证,并设计了基于可编程逻辑器件的死区时间补偿控制核心,搭建物理实验平台进行实验验证。仿真和实验结果验证了所提策略的有效性。     

A new compensation strategy reducing voltage/current distortion inPWM VSI systems operating with low output voltages

In a voltage-fed PWM inverter, the relation between the reference voltage and the output voltage is nonlinear due to the dead time effect and the voltage drop of the switching devices. The nonlinear voltage distortion invokes serious problems such as current waveform distortion and deterioration of the performance. Especially, the clamping of current around the zero crossing point is the most serious problem in the low-frequency region. In this paper, the analysis of the zero current clamping phenomenon is discussed. From this analysis, a novel distorted voltage compensation method which eliminates zero current clamping is presented. Experimental results are also presented to demonstrate the validity of the proposed method     

单相SPWM逆变桥输出电压的谐波分析

考虑逆变系统中死区及续流对输出电压的影响,利用双重傅里叶变换对单相全桥倍频三电平正弦脉宽调制(SPWM)逆变桥的输出电压进行了分析,定量地描述了其谐波分量,推导出无死区、有死区(补偿前后)的输出电压频谱公式,利用数据可视化技术描述了0～60kHz的谐波分布图。为了验证理论分析的准确性,利用Matlab7.01/Simulink建立模型进行仿真研究,并在逆变器样机上进行了实验,仿真与实验均验证了数学分析的正确性。研究结果表明,只有经充分补偿后,逆变桥输出电压的低次谐波才能得到有效抑制。     

PWM逆变器死区效应的检测与补偿

本文对PWM电压型逆变器的死区效应提出了一种实时补偿方法，设计了电流瞬时值过零点的检测方法，该方法简单易行，可适用于变压变频调速系统中。