逆变器死区补偿

简述U/F控制原理？

u/f控制是变频器调速的压频比，一般是一个常数。变频器在变频调速时，因为绕组感抗随频率的降低而降低，为了控制定子绕组电流，所以当频率降低时，电压也必须随之降低。

U/f控制为了得到理想的转矩一速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的控制方式，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。

U/f控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制性能，而且，在低频时，必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性。

U/F控制的原理：

U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式 其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。

这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。

另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。

通信电源技术杂志目录

通信电源技术杂志的最新目录包含了丰富的内容，涵盖了研制开发和设计应用等多个领域。在研制开发部分，

冯鑫振和高捷合作的单周期控制三相VIENNA整流器研究展示了创新的电力转换技术；于岳川的开关变换器补偿网络设计，通过频域仿真提供了深入的理论支持；夏光滨等人对平均电流模式控制的DC-DC变换器进行了深入探讨，确保了高效并联运行；李陆军团队的滞环电流控制串联型双Buck逆变器设计则关注了逆变效率和性能优化。

行业信息部分，邢炜总经理的日本之行体现了公司间的国际合作与交流；王旭阳等人针对变频器逆变单元的死区效应进行了分析和补偿，对提升设备稳定性具有重要意义。同时，杂志也关注到性别平等，呼吁ICT行业接纳更多的女性力量。

在设计应用方面，汪定华设计的高功率因数电源基于NCP1654技术；姜翔文等人的感应加热电源采用74HC4046AD，实用性强；廖鸿飞等人则研究了变压器隔离的功率MOSFET驱动电路参数，以提升系统效率。新型电动汽车锂电池管理系统、均衡充电策略、以及蓄电池内阻测量技术，如董超、李立伟和刘险峰等人的贡献，展现了对电池管理的精细掌控。

最后，郑学庆等人探讨的变速恒频双馈风力发电转子侧控制技术，是清洁能源技术的重要突破。这些内容为通信电源领域的研究和实践提供了坚实的基础。

死区补偿（非线性补偿）方法介绍

死区时间在逆变器中起着关键作用，它是指上桥臂和下桥臂导通与截止之间的时间间隔，避免上、下桥臂同时导通产生短路现象。然而，加入死区时间会导致逆变器性能降低。为了优化死区补偿，本文将详细介绍其原理、仿真模型配置、死区效应以及解决方法。

仿真模型配置涉及逆变器输出与星型连接电抗器的连接，采用闭电流控制方式输出三相电流。在SPWM波形的基础上，模型仿真特别关注优化对象，即死区补偿，输出是否连接电机并不影响优化过程。在低速情况下，由于反电势较小，模型可以近似简化。

带死区的逆变器模型中，三相电感波形显示原始模型产生的电流值存在明显畸变。死区效应表现为：当相电流为正时，下桥臂的体二极管导通导致负脉冲时间偏长；反之，当相电流为负时，上桥臂的体二极管导通导致正脉冲时间变长。此现象在轻载低频情况下更加明显，可能引发电流钳制，加剧电流波形畸变。

针对死区效应，通过调整对应桥臂的占空比来实现补偿，以克服死区对逆变器输出的影响。补偿量的确定和正负补偿的选择成为关键考虑因素。

补偿量可通过Vdead值来计算，公式如下：

[公式]

补偿时机基于输出电流方向的判断，方法涉及转子角度与电流电压相位差的计算，确定Id与Iq的比值。

补偿原理通过将一个周期划分为六个等分区间，每个区间仅有一相电流过零，其他两相电流方向不变。根据电流角度计算补偿量，并应用饱和函数和PI控制器进行动态调整，以有效抑制电流纹波。

最终，仿真结果显示，死区补偿启动后，Id、Iq的纹波得到显著抑制，优化了逆变器的输出性能。通过动态调整补偿量和使用PI控制器，死区补偿方法有效解决了死区效应带来的电流波形畸变问题。

模拟芯片SG3525：PWM驱动设计

SG3525是一款广泛应用的PWM控制器，由多家制造商生产，如ST Microelectronics、Fairchild Semiconductors、On Semiconductors等。它广泛用于DC-DC转换器、DC-AC逆变器、家用UPS系统、太阳能逆变器、电源、电池充电器等众多应用。在进行详细描述和应用前，我们先来看看其框图和引脚布局。

SG3525的引脚介绍如下：

1. 引脚1（反相输入）和2（非反相输入）是板载误差放大器的输入，实现对PWM关联的“反馈”的占空比的增加或减少。

2. Pin1和Pin2用于负反馈，实现输出的稳定。当INV IN和NINV IN电压相等时，SG3525产生的占空比不再变化。通过调整电路输出到INV IN，NINV IN接到VREF，可实现INV IN跟随VREF。通过调整分压比例实现对输出的稳压控制。

3. Pin5连接电容CT再接地，Pin6连接电阻RT再接地，Pin7和Pin5之间接电阻RD用于电容CT放电，决定死区时间。PWM的频率取决于定时电容和定时电阻。定时电容（CT）连接在引脚5和地之间。定时电阻（RT）连接在引脚6和地之间。引脚5和7（RD）之间的电阻决定了死区时间（也会稍微影响频率）。频率与RT、CT和RD的关系如下：

4. 频率公式：RT和RD以Ω为单位，CT以F为单位，f以Hz为单位。RD的典型值在10Ω至47Ω范围内。可用值的范围（由SG3525制造商指定）为0Ω至500Ω。RT必须在2kΩ至150kΩ范围内。CT必须在1nF（代码102）至0.2μF（代码224）范围内。振荡器频率必须在100Hz至400kHz范围内。

5. PIN8是软起动功能，连接在引脚8和地之间的电容提供软启动功能。电容越大，软启动时间越长。这意味着从0%占空比变为所需占空比或最大占空比所需的时间更长。通过调整分压比例实现对输出的稳压控制。

6. PIN16是电压参考部分的输出，SG3525包含一个额定电压为+5.1V的内部电压参考模块，经过调整可提供±1%的精度。此参考通常用于向误差放大器提供参考电压，以设置反馈参考电压。它可以直接连接到其中一个输入，也可以使用分压器进一步降低电压。

7. PIN15是VCC芯片供电引脚，使SG3525运行。VCC必须在8V至35V范围内。SG3525具有欠压锁定电路，当VCC低于8V时，该电路可阻止运行，从而防止错误操作或故障。

8. PIN13是VC驱动电压，引脚13是SG3525驱动器级的电源电压，连接到输出图腾柱级中的NPN晶体管的集电极。因此得名VC。VC必须在4.5V至35V的范围内。输出驱动电压将比VC低一个晶体管的电压降。因此，在驱动功率MOSFET时，VC应在9V至18V的范围内（因为大多数功率MOSFET需要至少8V才能完全导通，并且最大VGS击穿电压为20V）。对于驱动逻辑电平MOSFET，可以使用较低的VC。必须小心确保不超过MOSFET的最大VGS击穿电压。同样，当SG3525输出馈送到另一个驱动器或IGBT时，必须相应地选择VC，同时牢记馈送或驱动设备所需的电压。当VCC低于20V时，通常将VC连接到VCC。

9. PIN12是接地连接，应连接到电路接地。它必须与其驱动的设备共用接地。

10. PIN11和PIN14是输出，驱动信号将从这些输出中获取。它们是SG3525内部驱动器级的输出，可用于直接驱动MOSFET和IGBT。它们的连续电流额定值为100mA，峰值额定值为500mA。当需要更大的电流或更好的驱动时，应使用使用分立晶体管的进一步驱动器级或专用驱动器级。同样，在驱动导致SG3525功率耗散和发热过多的设备时，应使用驱动器级。当以桥式配置驱动MOSFET时，必须使用高低侧驱动器或栅极驱动变压器，因为SG3525仅设计用于低侧驱动。

11. PIN10是高电平时快速关断，通常接低电平。引脚10为关机。当此引脚为低电平时，PWM启用。当此引脚为高电平时，PWM锁存器立即设置。这为输出提供了最快的关机信号。同时，软启动电容器通过150μA电流源放电。关闭SG3525的另一种方法是将引脚8或引脚9拉低。但是，这不如使用关机引脚那么快。因此，当需要快速关机时，必须向引脚10施加高信号。此引脚不应悬空，因为它可能会拾取噪声并导致问题。因此，此引脚通常通过下拉电阻保持在低电平。

12. PIN9为补偿，与PIN1一起用于补偿反馈信号。引脚9为补偿，可与引脚1配合使用，提供反馈补偿。

在了解了每个引脚的功能后，我们来设计一个实际应用电路。为了设计一个以50kHz运行的电路，驱动MOSFET（采用推挽配置），该MOSFET驱动铁氧体磁芯，然后升压高频交流电，然后整流和滤波，以产生290V稳压输出直流电，可用于运行一个或多个CFL。电路设计包含以下参数和步骤：

1. 电源电压已提供，并已接地。VC已连接到VCC。在电源引脚上添加了一个大容量电容器和一个去耦电容器。去耦电容器（0.1μF）应尽可能靠近SG3525。始终在所有设计中使用它。也不要省略大容量电容器，尽管您可以使用较小的值。

2. 引脚5、6和7提供了死区时间。在引脚6和地之间连接RT，在引脚5和地之间连接CT。RD=22Ω，CT=1nF（代码：102），RT=15kΩ。这给出了振荡器频率：由于振荡器频率为94.6kHz，开关频率为0.5*94.6kHz=47.3kHz，这足够接近我们的目标频率50kHz。如果需要50kHz的精度，可以使用电位器（可变电阻器）与RT串联并调整电位器，或者使用电位器（可变电阻器）作为RT，尽管我更喜欢第一种方法，因为它允许微调频率。

3. 引脚8提供了一个小型软启动电容，避免使用过大的软启动，因为使用CFL时，占空比缓慢增加（因此电压缓慢增加）会导致问题。

4. 引脚10通过上拉电阻上拉至VREF。因此，PWM被禁用并且不运行。但是，当开关打开时，引脚10现在处于接地状态，因此PWM被启用。我们利用了SG3525关机选项（通过引脚10），开关就像一个开/关开关。

5. 引脚2连接至VREF，因此电位为+5.1V（±1%）。转换器的输出通过电阻为56kΩ和1kΩ的分压器连接至引脚1。电压比为57:1。在反馈“平衡”时，引脚1处的电压为5.1V，这也是误差放大器的目标-调整占空比以调整引脚1处的电压，使其等于引脚2处的电压。因此，当引脚1处的电压为5.1V时，输出电压为5.1V*57=290.7V，这足够接近我们的290V目标。如果需要更高的精度，可以将其中一个电阻器替换为电位器或与电位器串联，并调整电位器以提供所需的读数。

6. 引脚1和9之间的电阻和电容的并联组合提供反馈补偿。反馈补偿是一个大话题，这里不详细讨论。

7. 引脚11和14驱动MOSFET。栅极上串联有电阻，用于限制栅极电流。栅极至源极的电阻可确保MOSFET不会意外开启。

总之，参考《EDA设计智汇馆高手速成系列_SABER电路仿真及开关电源设计》，也有SG3525的Saber仿真实例。搬运链接：Using the SG3525 PWM Controller - Explanation and Example: Circuit Diagram / Schematic of Push-Pull Converter

变频器中的电压等级分为几类？

分开低压如220V和380V,中压如690V,高压如1200V ，变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置, 其最主要的特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。简单地说变频器是通过改变电机输入电压的频率来改变电机转速的。从电机的转速公式 可以看出，调节电机输入电压的频率f，即可改变电机的转速n。目前几乎所有的低压变频器均采用图1所示主电路拓扑结构。参考位置；安邦信官网

逆变的工作原理

逆变的工作原理：

逆变通过逆变器工作，逆变器是一种DC to AC的变压器，它其实与转化器是一种电压逆变的过程。

转换器是将电网的交流电压转变为稳定的12V直流输出，而逆变器是将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电；两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制（PWM）技术。其核心部分都是一个PWM集成控制器，Adapter用的是UC3842，逆变器则采用TL5001芯片。TL5001的工作电压范围3.6～40V，其内部设有一个误差放大器，一个调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路等。

知识点延伸：

逆变器各部分电路的主要功能如下：

（1） 输入电路： 为主逆变电路提供可确保其正常工作的直流电压。

（2） 输出电路： 对主逆变电路输出的交流电的质量（包括波形、频率、电压电流幅值相位等）进行修正、补偿、调理，使之能满足用户要求。

（3） 控制电路： 为主逆变电路提供一系列的控制脉冲来控制逆变开关管的导通和关断，配合主逆变电路完成逆变功能。在逆变电路中，控制电路与主逆变电路同样重要。

（4） 辅路电路： 将输入电压变换成适合控制电路工作的直流电压。包括多种检测电路。

（5） 保护电路： 输入过压、欠压保护；输出过压、欠压保护；过载保护；过流和短路保护；过热保护等。

（6） 主逆变电路： 由半导体开关器件组成的变换电路，分为隔离式和非隔离式两大类。如变频器、能量回馈等都是非隔离的；UPS、通信基础开关电流等是隔离式逆变电路。隔离式逆变电路还应包括逆变电压器。无论是隔离式或非隔离式主逆变电路，基本上都是由升压电路Buck和降压电路Boost两种电路不同拓扑形式组合而成。这些组合在隔离式逆变器主电路中就构成了单端式（正激式和反激式两种）、推挽式、半桥式和全桥式等。这些电路既可以组成单项逆变器，也可组合成三相逆变器。

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