死区补偿技术在变频器中的应用——基于脉冲宽度调整

"死区时间,驱动电路,IGBT,脉冲宽度调整,死区补偿" 在电力电子领域，变频器的性能往往受到死区时间的影响。死区时间是指在IGBT（绝缘栅双极晶体管）驱动电路中，为了避免上下桥臂直通而设置的一种短暂间隔时间，在这个时间内，两个IGBT都不会导通。这一现象导致变频器输出的电压和电流波形失真，增加了谐波含量，可能损害电机的正常运行。 针对这个问题，死区补偿技术被广泛研究。常见的死区补偿方法是基于平均电压损失的补偿策略，它通过在原来的电压指令上增加或减小一个与死区时间相关的值（△Vd），来调整输出电压。这个补偿值的计算依赖于死区时间和PWM（脉宽调制）载波周期。当电流正向流动时，补偿值为正值；当电流反向时，补偿值为负值。尽管这种方法能有效补偿，但存在内部延迟和误差电压的问题。 另一种更精细的方法是基于脉冲宽度调整的死区补偿。这种方法根据电流的方向，动态调整脉冲宽度来补偿死区时间的影响。这种补偿方式可以确保补偿后的脉冲具有精确的伏秒特性，即电压与时间的乘积保持恒定，从而减小谐波并提高变频器的输出质量。不过，这也需要实时判断三相电流的方向。 在中国农业大学的一篇硕士学位论文中，作者潘年安探讨了IGBT驱动保护电路以及死区补偿技术。论文中设计了一套驱动保护电路，不仅具备强大的驱动能力，还能对IGBT进行过电流和过电压保护，并可调节死区时间以防止桥臂直通。此外，论文提出了一种基于功率因数角预测的死区补偿方法，通过预测电流矢量位置来判断输出电流方向，从而调整IGBT控制脉冲宽度，有效地减少了谐波，降低了电机噪声，延长了电机寿命。 通过软件实现的功率因数角预测死区补偿算法，论文验证了这种方法的有效性。实验结果表明，提出的补偿策略能够显著改善变频器的性能，确保IGBT的安全运行。 死区补偿是变频器设计中的关键环节，通过不同的补偿策略，如普通死区补偿和基于脉冲宽度调整的补偿，可以显著提升变频器的输出质量和电机的工作效率。