基于简化SVPWM的逆变器死区效应分析与补偿.docx

基于简化SVPWM的逆变器死区效应分析与补偿
摘要：
本文从逆变器死区效应的影响出发，详细分析了简化空间矢量脉宽调制（SVPWM）模式下逆变器的死区效应，并通过比较实验验证了死区效应对逆变器输出波形的影响以及补偿方法。采用了双向快速逆变器的电路，通过DSP控制，实现了SVPWM技术的实时控制。
关键词：逆变器，死区效应，SVPWM
一、SVPWM控制策略介绍
空间矢量脉宽调制（SVPWM）是一种新型的调制方式，是目前最先进的三相交流调制技术。相比较传统的两级反电动势（EMF）推导模型，SVPWM直接考虑了三相电压和电流之间的关系，实现了高精度的控制。
以三相对称输出的情况为例，SVPWM可以按照如下步骤来实现：
1、计算当前三相电压与稳定的零线电压之间的空间矢量
2、使用Park变换将三相电流变换到丙广表上
3、计算理想的两个SVPWM波形（Uα*和Uβ*）并将它们还原回abc坐标系
4、通过比较三相电流和理想波形的关系，得到逆变器的控制脉宽
5、输出逆变器的PWM信号
二、逆变器死区效应
逆变器的死区效应是因为开关器件的通断时间不是瞬间发生的，而是需要一定时间来完成。因此，当控制器在一个开关器件通断后立即驱动另一个开关器件进行反向控制时，就会发生一段时间的死区，这段时间内逆变器输出的电压为零，这就会导致电压波形出现失真，并且电流和电功率产生了谐波。
死区时间是逆变器输出电压过渡期间的一个时间间隔。当开关器件控制信号跳变时，由于开关元件的内部结构等因素，造成开关反相时，在相邻开关的开断时间间隔内出现此时的逆变器输出电压等幅值为零。这个存在的时间间隔称之为死区时间。
三、逆变器死区效应的补偿方法
1、硬件补偿法
硬件补偿法是指采用电路来补偿死区的影响。在实际使用中，可以使用反并联二极管的方式来消除开关器件的死区效应。同时在控制器输出时，可以采用驱动芯片进行快速驱动，减少死区时间。
2、软件补偿法
软件补偿法是指在控制器中，通过改进算法来实现死区补偿。电磁学死区插补技术和相位插补技术是常用的软件补偿算法。其中，电磁学死区插补技术是通过放大三相电流的一个最值来实现补偿。而相位插补技术是通过嵌入一个附加相位来实现补偿。
实验结果表明，电磁学插补补偿技术最为简单实用，可通过在电流的间隔中插入信号来实现死区的补偿。
四、实验结果
本文从SVPWM算法的基本原理出发，分析了逆变器死区效应的影响，介绍了常规硬件补偿和软件补偿方法，并通过实验对比验证了电磁学插补技术在逆变器死区补偿中的有效性。实验结果表明，通过使用电磁学插补技术，可以有效降低逆变器输出波形失真的现象，提高逆变器输出电压的精度和效率。
五、结论
本文从逆变器SVPWM技术的控制入手，详细分析了逆变器死区效应对输出波形的影响以及补偿方法。硬件补偿和软件补偿都是有效的方法，但在实际应用中还需要根据具体情况进行选择。同时，本文还对电磁学插补技术进行了实验验证，得到了良好的效果，表明该方法是一种可行且有效的逆变器死区补偿方法。