本文为个人学习翻译版权归原作者及Elsevier所有如有侵权请联系删除。原书《Electric Motor Control DC, AC, and BLDC Motors》当逆变器的一个桥臂的两个开关管同时闭合时DC 电源会被短路进而导致电流大到损坏开关管。所以这种开关管状态在任何时候都要被禁止。因此一个桥臂的开关管对以互补的方式切换状态。但是存在一种意外的桥臂短路的可能。主要原因是开关管的关断时间总是比开启时间要长。因此当改变开关状态的栅极信号同时给出时可能会发生瞬间的短路。这是因为一个器件被驱动“On”时另一个器件可能还是导通的。为了防止DC母线的短路要闭合的开关管在等待足够长的时间后再行闭合以使要关断的开关管完全关断。插入到将要闭合的器件的栅极信号前面的这种小延迟被称为死区时间或截止时间。死区时间依赖于半导体器件的类型和尺寸。中等功率的IGBT的死区时间值是1-3微秒。6.1 死区时间效应在死区时间内存在一个问题。逆变器的输出电压可能会不同于电压指令。因此我们需要死区时间对输出电压的影响。在死区时间内由于负载电流不经过开关器件而经过二极管逆变器的输出电压会根据电流方向而不同。例如检查下图的死区时间阶段1的输出电压。在这个阶段下管S-从 On 变为 Off上管S从 Off 变为 On另外S的闭合信号延迟一段死区时间。在死区时间内如果负载电流是负的那么电流会流经上面的二极管D。这会得到一个和期望电压指令相同的输出电压。另一方面如果负载电流是正的那它流经下面的二极管D-。此时输出电压为因此相较于电压指令存在一个误差值为。在第二节中提到下管S-从 off 变为 on 是为了产生的输出电压而且S-的turn-on信号会延迟一段死区时间。这种情况下如果负载电流是负的那么在死区时间电流会流经上二极管D。此时的输出电压是会有相较于电压指令为的误差值。下图展示参考电压的一个周期里的死区时间的电压误差。每个误差的幅值都是宽度都是极性由电流方向决定。尽管每一个误差都很小但是半个周期的误差累计起来就会大到让输出电压失真。电压误差的平均幅值为其中是切换频率。这个电压偏移造会造成基波电压下降和电压波形失真。失真的电压引入五次、七次谐波到电机电流中造成电流波形失真。同时也造成了转矩脉动和额外的损耗。而且由于死区时间效应感应电机的矢量控制的估计磁链角会包含六次谐波。死区时间效应在低速时会更加大。因为电机电压在低速区是比较小的它容易受到失真电压的影响。在开环交流电机驱动中轻载或空载可能会出现不稳定问题。因此需要补偿由于死区时间造成的电压失真。除了死区时间由turn-on/off 延迟、功率器件和二极管的电压降引起的非线性也会扰乱逆变器的输出电压。因此除了补偿死区时间造成的失真还需要补偿逆变器非线性造成的失真。目前有两种死区补偿技术。一种是前向补偿技术它把电压误差叠加到参考电压上另一种是基于脉冲的补偿技术它是逐脉冲修正由死区时间效应造成的脉冲误差。前向补偿技术的性能比基于脉冲的补偿技术更好。但是基于脉冲的补偿技术实现简单接下来讨论基于脉冲的补偿技术的细节。6.2 死区时间补偿在基于脉冲的补偿技术中电压失真是通过调节切换时刻校正的。因为由于死区时间造成的电压误差根据电流方向而不同因此电压误差需要根据运行电流的符号来补偿。接下来检查叠加了死区时间到turning-on脉冲上的切换序列的死区时间补偿。6.2.1 正电流如果在死区时间内那么在下二极管导通因此输出电压总是为。如下图所示当S是turning-onS-是turning-off此时在死区时间内真实电压比参考电压小。结果误差就是。另一方面如果S-是turning-onS是turning-off在死区时间内真实电压和参考电压是相等的。下图左侧展示了S是turning-onS-是turning-off的情况的死区时间电压误差补偿。此时脉冲跳变时间提前了死区时间以得到和参考电压相同的真实电压。6.2.1 负电流如果在死区时间内那么在下二极管导通因此输出电压总是为。当S是turning-onS-是turning-off时在死区时间内真实电压和参考电压是相等的。另一方面如果S-是turning-onS是turning-off时在死区时间内真实电压比参考电压大结果误差就是。下图左侧展示了S-是turning-onS是turning-off的情况的死区时间电压误差补偿。此时脉冲跳变时间提前了死区时间以得到和参考电压相同的真实电压。和前面所解释的一样死区时间补偿技术是基于相电流的极性的。因此这个电流极性的精确测量对于死区时间的正确补偿是必须的。在零穿越点附近的电流检测尤其重要该点附近电流极性检测极易收到噪声和切换纹波的影响。