IPMSM控制系统逆变器死区效应分析与在线补偿

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（1.中国科学院 电工研究所，北京 100190；2.中国科学院 研究生院，北京 100190）

1 引言

理想的三相SVPWM电压源逆变器（VSI）同一桥臂上下管开通信号是互补的，但是由于功率管开通和关断需要时间，且开通速度比关断速度快，因此必须人为在功率管开关动作期间插入一段死区时间［1］。该死区时间导致逆变器输出电压和目标电压之间存在误差，且该误差与电流方向有关，它的累积效应足以导致PMSM相电压和相电流畸变、零电流钳位以及转矩和转速脉动，系统性能降低［2］。另外由于开关频率的不断提高，死区效应对逆变器输出电压和输出电流的影响也越来越严重。因此为提高IPMSM控制性能，对逆变器死区进行有效补偿是非常必要的。

死区精确补偿需2个条件：误差电压ΔV和电流方向正确估算。目前国内外研究死区补偿方法主要有：根据负载电流极性进行离线死区补偿［3－5］；用观测器观测出误差电压在线死区补偿［6－8］。

第1种方法是基于平均误差理论，忽略了功率器件开关时间、通态管压降等因素。由于死区随着负载、工作温度以及电机转速等情况的变化而变化，简单的固定时间或电压补偿必然事与愿违［8］。另外在低频时，由于PWM噪声、零电流钳位现象以及电流穿越零点的速度等，精确检测电流穿越零点非常困难，若采用硬件方法检测电流极性，往往存在检测的滞后以及A／D转换精度等问题，因此一般采用间接测量的方法［3－4］。

第2种方法将死区设置时间、功率管压降、开关延迟时间及电机工况变化等引起的电压变化等效为一个误差电压，采用一定的方法观测出来，在线进行死区补偿［6，9］。……