死区补偿技术 清华大学电机系 缪学进 1 引言 微处理和电力电子技术的迅速发展，极大地促进了PWM技术的发展和应用，各种PWM 交流传动技术在工农业生产、国防和日常生活中得到了广泛的应用。我们知道，任何固态的电子开关器件都具有一定的固有开通和关断时间。对于确定的开关器件， 固有开通和关断时间内输出信号是不可控制的。三相桥式逆变器系统中，同一桥臂上的两个开关器件工作于互补状态。由于一般开关器件的开通时间小于关断时间，因此，如果将互补的控制信号加到同一桥臂上两个开关器件的控制极上，那么这两个开关器件将会发生“直通”，其后果非常严重。所以目前的逆变器系统广泛采用时间延迟的控制技术即将理想的PWM控制信号上升沿或下降沿延迟一段时间，在这段时间内输出信号是不可控的，这就是死区时间[1]。死区的存在使逆变器不能完全精确复现控制信号的波形，输出电压产生幅值和相位的误差。由于死区的作用，每一个调制周 期 内引 起 的微小畸 变经 积 累 后，必 然 会使逆变器的输出电流波形产生畸 变，它 不但 会降低 基 波幅值，而 且 会产生低 次 谐 波，直接 影 响 电动机在低 速下的运 行 性 能。过 去 为 了消 除 死区的影 响 ，通常采用硬 件和软 件相结 合 的解 决 方 案 ，但 硬 件补偿 方 法 存在着 检 测 精度 差、滞 后以及 实 现困 难 等 问 题 。微处理器在电机控制中的应用使死区补偿 变得容 易 ，尤 其是TI 公 司 的专 为 电机控制设 计 的2000 系列 处理器（ 如TMS320F240 、TMS320LF2407、TMS320F2812 等 ） 在芯 片 内部 集 成 了专 门 的硬 件电路 进行 死区补偿 ，减 少 了电压误差，可以获 得满 意 的效 果。 2 死区效应分析 三相电压型 逆变器的基 本 构 成 如图1 所示 ，与 电流型 逆变器相比 ，电压型逆变器可以提 高 逆变器的开关频 率 ，有利 于快 速控制和抑 制逆变器噪 声 ，并 且 输出阻 抗 小，适 合 于交流电机调速控制。 为 了防止 逆变器区桥臂的上下功 率 开关发生直通，在上下功 率 开关改 变状态时必 须 插 入 死区时间，即先 将已 开通的功 率 管 关断，插 入 一定的死区延时，再 开通另 一个处于关断状态的功 率 管 。 1 图1 三相电压型逆变器 下面以图1 中A 相桥臂为例，分析了死区引起的电压误差。 (1) 电流Ia > 0 ...
