PWM控制方式下死区对变频器性能的影响分析

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1、万方数据PwM控制方式下死区对变额器性能的影响分析低压电器(20叫№12)PWM控制方式下死区对变频器性能的影响分析徐德丰，韩中林，洪雷(上海新源变频电器股份有限公司，上海200072)摘要：阐述了电压源逆变器(VsI)死区产生的原理与潜在的危害，并在理想和实际情况下，死区对逆变器输出波形的影响进行了分析。最后，在对死区补偿原理分析的基础上，提出了一种基于MRl6的软件死区补偿方法。实验结果表明，这种死区补偿方法在一定程度上改善了电动机低频运行性能。关键词：变频器：波形畸变；死区补偿中图分类号：ThE)21．51文献标识码：

2、A文章编号：1001-553l(2004)12蜘53J05第一作者：徐德丰(1976一)，男，助理工程师，从事变频空调控制电路的设计、电磁兼容技术方面的研究。A舱lvsisoftheIllflu鲫ceofD明dTimeonIllverterundertheControlofPWMxUDe母ng，HANzhong-‰，HoNGkt(ShanghaiXinyuanInverterE1ectricCo．Ltd．，Shanghai200072，China)Abstn屺t：Inthisp印ertheprincipleofdeadtim

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4、gesourceinverter(VSl)粕dit8potentialpi妇Ⅱsweredescdbedindetail．Itwasanab，zedt}18￡deadtimehas粕e丑．ectonoutputwavef-0mlofinverterunderidealandrealcircumst粕cesrespectively．Finally，adeadtimecompensationmethodb黯edoncontr01chipMRl6w8simple—mented．Exp画mentresultspmv

5、et11attosomeextenttlliscompensationmetllodcani瑚pmvemotor’srunpeIfo瑚-anceatlowfbquency．1【eywords：inveIrter；w盯eformdbem廿on；deadti眦咖pensa60nO引言随着电力电子技术、微电子技术以及电动机变频调速技术的发展，变频器制造技术日趋成熟。就变频器而言，其性能的好差与诸多因素有关，主要与开关频率(载波频率)、频率分辨率即频率相邻两档之差的绝对值、死区的长短等因素有关。一般而言，开关频率越高，电压脉动越小，

6、控制效果越好。但开关频率的大小又受到硬件条件的限制，不可能无限制地增大，而且开关频率增大的同时也会带来开关损耗增加的负面影响，故要综合考虑。频率分辨率同样影响控制精度，由于采用开环控制方式，故频率调节精度就显得尤为重要。频率分辨率越低，频率变化单位值所带来的电压变化就越大；反之，电压变化就比较平滑，相应控制效果就好。而频率分辨率高低与系统所采用的控制芯片直接相关，cPu运算速度越快，频率分辨率就可以越高。另外一个因素就是死区的影响，它在PwM控制方式下是不可避免的；而且对整个系统的运行特性影响不可忽视，尤其系统在低输出频率条

7、件下运行，影响更为严重。本文阐述和分析了电压源逆变器(VSI)死区的产生原理、死区的影响与消除，提出了一种基于MRl6的死区补偿方法，并用实验波形进行了对比分析。结果表明，该方法对提高逆变器的性能是切实可行的。1死区的产生机理在交．直．交电压型逆变器中，一般采用双极性PWM调制技术¨。j，逆变器三相桥臂的同一桥臂上、下两个功率开关器件上施加以互补的驱动信号。由于功率开关器件固有存储时间t。的影响，分断时间t世要比开通时间f。长，故很容易发生同一桥臂两个开关管同时导通的短路故障。一53—万方数据低压电器(2∞4№12)P硼控斜

8、方式下死区对变额器性能的影响分析为了防止这种故障，通常要设置开关延时，即所谓的死区时间￡。。设置死区时间的目的是保证同桥臂上的一个开关管可靠分断后，另一个开关管才能开通。开关死区时间的设置方式可以有对称设置和不对称设置两种。前者是开关管提前f。／2时间分断，延迟l。／2时间开通；而后者则是在三相桥臂的任一开关管开通前，先延时t。时间，再开通，而关断时，仍然按时分断。这两种死区设置方式都能有效地保护功率开关管。2死区对输出电压的影响分析在理想情况下，开关管开通和关断都不需要时间，也就是说“应当属于开关管正常工作时间，但为了开关

9、管的安全而让其在该时间内分断。由于t。的存在，使得逆变器输出的脉冲电压不同于理想情况下的脉冲电压形式，从而影响了逆变器的输出平均电压。在逆变器某一桥臂死区发生期间，该桥臂的2个功率开关器件都没有驱动信号，该桥臂的工作状态取决于2个反并联续流二极管和该相电流的方向。这时，负载电压不受功率开关