双极性PWM电机控制死区补偿策略及其影响

PWM电机控制死区补偿是现代小功率通用或专用变频器以及交流变频家电产品中关键的技术环节。这些设备通常采用交-直-交电压型逆变器（VSI）结构，利用双极性PWM调制技术来实现逆变。在逆变桥臂的上下两个开关管中，互补触发信号的施加确保了电力转换的高效进行。然而，开关管自身的特性，如开通和关断过程中的延迟，尤其是关断所需时间较长，可能导致在同一桥臂的两个开关管直通，这将严重损害器件。 为了防止直通，必须在开关管的开通和关断之间设置一个死区时间，即一个短暂的延时期间，该时段内两个开关管均保持关闭状态，这样可以避免直通现象的发生。死区的存在导致负载电流通过反并联二极管流过，使得负载电压波动，逆变器的平均输出电压下降，并引入3次、5次等奇次谐波，对电机运行的稳定性和效率产生负面影响。特别是在低输出频率、高开关频率和轻载感性负载条件下，这种影响尤为显著。 针对死区的影响，电机控制器采用死区补偿策略来改善系统性能。常见的补偿方法包括电流反馈型和电压反馈型，前者根据实际电流偏差产生补偿信号，后者则根据输出电压调整补偿。还有单边补偿和双边补偿的区别，前者只针对一个桥臂，后者则同时补偿两个桥臂。硬件补偿和硬件软件结合补偿也是补偿手段之一，通过实时监测和计算，产生一个与死区误差相反的信号，以抵消死区带来的影响。 死区补偿原理的核心在于理解并消除因死区造成的电压波动和谐波问题，通过精确调整和控制开关管的工作状态，确保电机在各种工况下的正常运行，提升变频器的稳定性和电机的运行质量。设计合理的死区补偿策略对于现代电机控制系统的优化至关重要，它直接影响到设备的可靠性和效率。