逆變器非線性補償技術研究綜述

魏 超, 李紅梅, 張恒果

(合肥工業(yè)大學，合肥 230009)

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逆變器非線性補償技術研究綜述

魏 超, 李紅梅, 張恒果

(合肥工業(yè)大學，合肥 230009)

由死區(qū)時間和開關管非理想開關特性引起的逆變器非線性對交流電機驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生很多不利影響，如導致逆變器輸出電壓和電流波形畸變及逆變器供電的交流電機驅(qū)動系統(tǒng)出現(xiàn)轉矩脈動等問題，直接影響交流電機驅(qū)動系統(tǒng)的高性能控制及其無位置傳感器運行，亟需對逆變器非線性實施合理補償。為此，論文首先分析逆變器非線性對開關管有效導通時間和逆變器輸出電壓的影響，然后總結現(xiàn)有逆變器非線性補償技術研究現(xiàn)狀，并對現(xiàn)有逆變器非線性補償技術進行分類和比較。最后，揭示逆變器非線性補償亟需解決的關鍵技術并展望其未來的發(fā)展方向，旨在實現(xiàn)逆變器供電的交流電機驅(qū)動系統(tǒng)的高性能魯棒運行。

逆變器非線性；開關管有效開通時間；逆變器輸出電壓；非線性補償；交流電機驅(qū)動系統(tǒng)

0 引 言

隨著功率開關管器件開關頻率的提高，在逆變器中獲得成功應用的PWM控制推動了電機驅(qū)動控制技術的發(fā)展，PWM逆變器具有輸出波形好且能抑制或消除某些特定次諧波等技術優(yōu)點，廣泛應用于中低頻領域。但是，逆變器實際輸出電壓和電流波形易受到逆變器非線性特性的影響而產(chǎn)生畸變[1-3]。逆變器的非線性特性主要來源于功率開關器件設置的死區(qū)時間、非理想開關特性以及實際存在的開關器件的寄生電容[4-7]。死區(qū)時間是為了保證逆變器安全工作，避免逆變器同一橋臂上下兩個功率開關器件的同時導通，通常在驅(qū)動信號中加入的驅(qū)動延時；非理想開關特性主要指功率開關器件存在的導通壓降、開通延遲以及關斷延遲。此外，逆變器輸出電壓的上升和下降速度受到開關器件寄生電容的較大影響，使逆變器輸出電壓呈現(xiàn)梯形波。并且，在很高的開關頻率或較低的輸出電壓時，極小的死區(qū)時間將大幅增加逆變器輸出電壓的諧波含量，導致電機產(chǎn)生轉矩脈動[3]。

對于無位置傳感器的交流電機矢量控制系統(tǒng)[8-10]或直接轉矩控制系統(tǒng)[11]，需要準確獲取逆變器輸出電壓，為了簡化系統(tǒng)硬軟件設計和實現(xiàn)，常采用逆變器輸入電壓來代替逆變器輸出電壓，然而由于逆變器非線性的存在，逆變器輸入和輸出電壓之間存在偏差，偏差電壓的存在將直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能。

為了實現(xiàn)逆變器供電的電機驅(qū)動系統(tǒng)高性能控制及其安全可靠運行，逆變器非線性的合理補償技術逐漸引起研發(fā)關注并已取得了若干可供借鑒的研究成果。為此，論文首先分析逆變器非線性對其輸出電壓的影響；然后對現(xiàn)有逆變器非線性補償研究成果進行歸納和比較，總結既有技術的優(yōu)缺點，再揭示逆變器非線性補償亟需關注的研究問題并展望其未來的發(fā)展方向。

1 逆變器非線性對其輸出電壓的影響

逆變器主電路結構圖如圖1所示，其中，o表示電機的中性點，N為電源的接地端。

圖1 逆變器主電路結構圖

逆變器輸出電壓(相對于接地端N)：

其中：vAN(t),vBN(t),vCN(t)分別表示電機A,B,C三相相電壓。

電機的相電壓表達式：

式中：vao(t),vbo(t),vco(t)分別表示電機A,B,C三相相電壓。逆變器輸出電壓與電機相電壓間的關系：

由(3)式和(4)式可得：

將(5)式代入(3)式可得：

根據(jù)逆變器輸出電壓，再基于式(6)即可直接獲得電機相電壓。

圖2 死區(qū)時間內(nèi)A相電流通路

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

A相電流小于零時的分析類似，因此考慮電流方向后的開關管有效導通時間偏差ΔTerr：

考慮逆變器開關管導通壓降、二極管導通壓降和逆變器死區(qū)時間引起的開關管有效導通時間偏差，基于伏秒平衡原理，一個PWM周期內(nèi)逆變器非線性引起輸出電壓平均偏差Verr可表示：

式中：Vdc表示逆變器直流母線電壓，Ts為PWM一個開關周期。

逆變器A相輸出電壓平均偏差：

其余相的分析同A相類似。

逆變器死區(qū)時間設定后通常保持不變，而ton，toff，Vs和Vd隨著系統(tǒng)運行條件，如母線電壓、電機相電流和溫度變化而發(fā)生變化[12]，特別是在交流電機低速變頻運行時，逆變器非線性直接影響交流電機系統(tǒng)的控制精度、運行性能和穩(wěn)定性[8]，亟需對逆變器非線性進行合理補償。

2 逆變器非線性補償技術

逆變器非線性的存在將引起逆變器開關管有效導通時間偏差和逆變器輸出電壓平均偏差，因此，根據(jù)補償目標的不同，可以將逆變器非線性補償技術劃分為基于時間的補償法和基于電壓的補償法兩類。

2.1 基于時間的補償法

基于時間的補償法是從逆變器非線性引起的開關管有效導通時間偏差著手，調(diào)整功率開關管導通時間進行死區(qū)補償?shù)姆椒╗3，13-19]。由式(8)可知，如果對逆變器非線性引起的開關管有效導通時間偏差實施合適的補償，需要準確獲得Terr和電流極性。

2.1.1 Terr的獲取

獲取Terr的方法可劃分為硬件實現(xiàn)方法[4，13-14]和軟件實現(xiàn)方法[15-19]。硬件實現(xiàn)方案之一是只考慮死區(qū)時間對開關管開通信號的影響，根據(jù)電流極性在開關管開通信號中加上或減去死區(qū)時間，進而抵消死區(qū)時間的影響[4，13]。但該方案沒有計及逆變器非理想開關特性以及其實際存在的開關器件的寄生電容非線性因素的影響，造成補償不精確；而且該補償方法依賴電流極性的準確獲取，但是零電流鉗位現(xiàn)象的存在，將導致直接獲取的電流極性存在極性誤判現(xiàn)象[7]。硬件實現(xiàn)方案中的另一種代表方案是采用光耦獲取各相的輸出脈沖，使用DSP的脈沖捕獲單元獲得脈沖實際寬度，再與指令脈沖寬度相比較獲取Terr[14]。該方案的優(yōu)點是獲得的Terr已包含電流極性，但其主要不足是硬件實現(xiàn)增加系統(tǒng)成本，而且硬件實現(xiàn)本身也難免存在誤差。

軟件實現(xiàn)方案之一是根據(jù)式(8)計算Terr[15]。Terr包含Td，toff，ton，Td預先設定并保持不變，toff，ton通過實驗離線測得。該方案的不足在于沒有考慮開關管實際流過的電流大小對toff，ton的影響[20]，因此實驗離線測得的 與實際值相比不可避免地存在誤差。對于電流極性的獲取，利用電流矢量所在扇區(qū)與電流極性存在的關系進行判別，如表1所示，該方法能夠避免零電流鉗位現(xiàn)象導致的電流極性誤判，因而被廣泛應用。

另外一種軟件實現(xiàn)方案是基于擾動觀測器觀測出q軸由逆變器非線性引起的電壓誤差，然后通過PI調(diào)節(jié)器輸出逆變器非線性引起的Terr[16]，且此時獲得的Terr中已包含電流極性。該方案具有成本低和易于實現(xiàn)的優(yōu)點，遺憾的是該方案在進行擾動觀測器設計時假定電機參數(shù)在運行過程中不發(fā)生變化，而實際電機參數(shù)會因工況和溫度而發(fā)生變化，因此，Terr的獲取依然存在誤差。

時間補償法雖然可以基于表1來準確獲得電流極性，但是該方法不能準確獲取逆變器非線性引起的誤差時間Terr，而且該方法需要對每個脈沖逐一檢查和補償，補償難度較大，因此，該方法目前已很少采用。

表1 電流矢量所在扇區(qū)與電流極性關系

2.2 基于電壓的補償法

基于電壓的補償法是從逆變器參考電壓入手，通過對逆變器參考電壓實施補償來消除逆變器非線性所引起的逆變器輸出電壓平均偏差。由式(10)可知對逆變器非線性實施補償需要準確獲取Verr和電流極性。目前，基于電壓的補償法主要可分為平均電壓補償法[20-26]和基于觀測器的在線補償法[26-41]兩種。

2.2.1 平均電壓補償法

平均電壓補償法的實現(xiàn)思路是在已知逆變器Td,ton,toff,Vs和Vd的條件下，根據(jù)式(9)得到Verr，再根據(jù)電流極性將Verr補償?shù)侥孀兤鲄⒖茧妷褐?。早期文獻只考慮Td對逆變器輸出電壓的影響[20],根據(jù)平均電壓理論直接計算出Verr，忽略了ton,toff,Vs和Vd對逆變器輸出電壓的影響，不能實現(xiàn)準確補償，而且在電流極性判別時由于零電流鉗位現(xiàn)象的存在使得電流穿越零點檢測困難而出現(xiàn)電流極性誤判。為此，文獻[26]計及ton,toff,Vs和Vd的影響進行逆變器非線性的補償，鑒于ton,toff,Vs和Vd很難實現(xiàn)在線獲取，這些參數(shù)只能通過實驗離線測得，但是ton,toff,Vs和Vd的實際大小與流過開關管電流大小密切相關，實驗離線測得值與實際值之間存在偏差。電流極性判斷采用應用較為廣泛的基于表1的電流矢量所在扇區(qū)與電流極性存在的關系進行間接獲取的方法。

平均電壓補償法雖然可以較為準確地判別出電流極性，但是Verr的獲取仍然存在偏差，不能準確獲取計及逆變器非線性特性后引起的逆變器輸出電壓平均偏差，因此，平均電壓補償法難以實現(xiàn)逆變器非線性的合理補償。

2.2.2 基于觀測器的在線補償法

基于觀測器的在線補償法實現(xiàn)思路是在同步旋轉的dq坐標系下，將逆變器非線性引起的逆變器輸出電壓平均偏差視為擾動電壓，設計觀測器觀測出此擾動電壓，并將其直接補償?shù)侥孀兤鲄⒖茧妷褐?，且此方法無需獲取電流極性。與平均電壓補償法相比，基于觀測器的在線補償法可以對逆變器輸出電壓進行實時監(jiān)控，無需設計實驗離線測得逆變器功率開關器件導通壓降等參數(shù)，補償精度較高。為此，國內(nèi)外學者在這方面已開展了大量的研究，并已取得了若干可供借鑒的研究成果。實現(xiàn)方案之一是基于擾動觀測器的在線補償法[29-33]。在非常短的開關周期內(nèi)，假定系統(tǒng)電氣參數(shù)近似不變，Verr也視作近似不變，即Verr(k-1)近似等于Verr(k)。設計擾動觀測器觀測Verr(k-1)，再基于Verr(k)=Verr(k-1)的假定，將Verr(k)直接補償?shù)侥孀兤鲄⒖茧妷褐小Ｓ捎赩err(k-1)包含高次諧波，因此在進行直接補償前需要加入一級低通濾波器環(huán)節(jié)，以提高補償精度[29]。為了解決低通濾波器引入的相位延遲問題，可通過模型參考自適應控制(MRAC)計算出Verr(k-1)的幅值Ap(k-1)[33]，假定在一個開關周期內(nèi)Ap不變，即Ap(k-1)近似等于Ap(k)，則根據(jù)Ap(k)和Verr(k)之間的三角函數(shù)關系求得Verr(k)，避免相位滯后。另一種實現(xiàn)方案是基于模型參考自適應觀測器的在線補償法，其實現(xiàn)思路是利用參考模型和實際模型獲得誤差模型，設計模型參考自適應觀測器并基于李雅普諾夫函數(shù)觀測出Verr[35-37]。

3 逆變器非線性補償亟需解決的關鍵技術

基于平均電壓補償?shù)哪孀兤鞣蔷€性補償技術依賴于電流極性的準確判別，現(xiàn)有的解決措施主要是利用間接的方法獲取電流極性，不可避免地存在相位延遲等問題。

無論是基于擾動觀測器的在線補償法還是基于模型參考自適應觀測器的在線補償法，存在的主要技術不足是忽略電機參數(shù)變化對逆變器非線性補償?shù)挠绊憽榇?，考慮電機參數(shù)變化對逆變器非線性補償?shù)挠绊懯悄孀兤鞣蔷€性補償迫切需要解決的關鍵技術之一。目前的解決方案是在對逆變器實施非線性補償之前，首先設計模型參考自適應觀測器觀測出由電機參數(shù)變化引起的電壓偏差，并對逆變器參考電壓實施補償?shù)窒麉?shù)變化對逆變器非線性補償?shù)挠绊懀蝗缓笤僭O計模型參考自適應觀測器[37]或提取由逆變器非線性對dq軸電流引起的六次諧波特征，并通過PI調(diào)節(jié)器[39]在線獲得逆變器非線性引起的逆變器輸出電壓平均偏差,然后再對逆變器實施補償，但是兩次補償增加了系統(tǒng)設計的復雜度和實際應用的難度。

4 結 語

逆變器實際存在的非線性特性導致逆變器輸出電壓和電流波形畸變及逆變器供電的交流電機驅(qū)動系統(tǒng)出現(xiàn)轉矩脈動等問題，直接影響交流電機驅(qū)動系統(tǒng)的高性能控制及其無位置傳感器控制性能。論文首先分析逆變器非線性對逆變器輸出電壓的影響，給出了計算逆變器開關管有效導通時間偏差和逆變器輸出電壓平均偏差數(shù)學表達式，然后對現(xiàn)有的逆變器非線性補償方法進行梳理，并歸為基于時間的補償法和基于電壓的補償法兩大類。經(jīng)分析給出了基于時間補償法因補償難度較大而已很少采用的結論，目前國內(nèi)外的研究熱點已轉向基于觀測器的在線補償法，但仍然存在如何簡化系統(tǒng)設計，有效克服電機參數(shù)變化對逆變器非線性補償?shù)挠绊懖⑻嵘a償精度和快速性等亟需解決的關鍵技術問題。

MichelFliess提出的無模型控制[42](ModelFreeControl,MFC)無需被控對象的模型階次與參數(shù)信息，僅需系統(tǒng)輸入和輸出數(shù)據(jù)即可建立系統(tǒng)的超局部模型再實施控制，對系統(tǒng)存在的內(nèi)外擾動、未建模動態(tài)及測量噪聲具有較強的魯棒性，控制器的設計具有簡單有效及整定參數(shù)少的技術優(yōu)勢。為此，逆變器供電的交流電機驅(qū)動系統(tǒng)，基于計及逆變器非線性及電機參數(shù)不確定性超局部模型的MFC，有望成為解決存在電機參數(shù)不確定性的交流電機驅(qū)動系統(tǒng)在實現(xiàn)逆變器非線性合理補償同時，兼顧獲得高性能魯棒控制的一體化解決方案。

[1]EVANSPD,CLOSEPR.HarmonicdistortioninPWMinverteroutputwaveforms[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronicsApplication, 1987,134(4): 224-232.

[2]WONSO,YONGTK,HEEJK.Deadtimecompensationofcurrentcontrolledinverterusingspacevectormodulationmethod[C]//Proceedingsof1995InternationalConferenceonPowerElectronicsandDriveSystems.1995:374-378.

[3]SEPERB,LANGJH.Inverternonlinearitiesanddiscrete-timevectorcurrentcontrol[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronicsApplication.1994,30(1):62-70.

[4]LEGGATED,KERKMANRJ.Pulse-baseddead-timecompensatorforPWMvoltageinverters[C]//Proceedingsofthe1995IEEEIECON21stInternalConferenceonIndustrialElectronics.1955:474-481.

[5]KERKMANRJ,LEGGATED,SCHLEGELD,etal.Effectsofparasiticsonthecontrolofvoltagesourceinverters[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2003,18(1):140-150.

[6]SEILMEIERM,WOLZC,PIEPENBREIERB.Modellingandmodelbasedcompensationofnon-idealcharacteristicsoftwo-levelvoltagesourceinvertersfordrivecontrolapplication[C]//The1stInternationalElectricDrivesProductionConference.2011:17-22.

[7]URASAKIN.Dead-timecompensationstrategyforpermanentmagnetsynchronousmotordrivetakingzero-currentclampandparasiticcapacitanceeffectsintoaccount[J].IEEEElectricPowerApplications,2005,152(4):845-853.

[8]HOLTZJ,QUANJ.Sensorlessvectorcontrolofinductionmotorsatverylowspeedusinganonlinearinvertermodelandparameteridentification[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronicsApplication,2002,38 (2):1087-1095.

[9]PARKY,SULSK.Anovelmethodtocompensatenon-linearityofinverterinsensorlessoperationofPMSM[J].IEEETransactionsonPowerElectronics.2011,27(12):915-922.

[10]PELLEGRINOG,GUGLIELMIP,ARMANDOE，etal.Self-commissioningalgorithmforinverternonlinearitycompensationinsensorlessinductionmotordrives[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronicsApplication,2010.46(4):1416-1424.

[11]ZHONGL,RAHMANMF,HUWY,etal.Analysisofdirecttorquecontrolinpermanentmagnetsynchronousmotordrives[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,1997,12(3):528-536.

[12]XIAOHaifeng,HEYuyao.Compensationofdead-timeeffectsbasedonadaptivevoltagedisturbanceestimatorinPMSMdrives[C]//2014 26thChineseControlandDecisionConference.2014:3439-3444.

[13] 楊燕波,吳慶彪.逆變器脈寬調(diào)制中基于脈沖的死區(qū)補償方法[J].電力電子技術,2009,43(43):70-72.

[14] 李葉松.死區(qū)對電壓型逆變器輸出誤差的影響及其補償 [J].電工技術學報,2007,22(5):117-122.

[15]BUYUKKELESU,ERSAKA.AnalysisandcompensationofnonlineareffectsinaninverterwithpowerMOSFETs[C]//2012 15thInternationalPowerElectronicsandMotionControlConference.2012:DS2c.3-1-DS2c.3-6.

[16] 溫旭輝，趙峰．一種新穎的電壓源逆變器自適應死去補償策略[J].中國電機工程學報,2011,31(24):26-32.

[17]OLIVEIRAAC,JACOBINACB,LIMAAMN.Improveddead-timecompensationforsinusoidalPWMinvertersoperatingathighswitchingfrequencies[J].IEEETransactionsonPowerElectronics, 2007,54(4):2295-2304.

[18]RATHNAYAKEDB.Anenhancedpulse-baseddead-timecompensationtechniqueforPWM-VSIdrives[C]//2014 9thInternationalConferenceonIndustrialandInformationSystems.2014:1-5.

[19]LEEDH,AHNJW.Asimpleanddirectdead-timeeffectcompensationschemeinPWM-VSI[J].IEEETransactionsonIndustryApplications,2014,50(5):3017-3025.

[20]BLAABJERGF,PEDERSENJK,THOEGERSENP.ImprovedmodulationtechniquesforPWM-VSIdrives[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,1997,44(1):87-95.

[21]ZHANGZD,XULY.Dead-timecompensationofinvertersconsideringsnubberandparasiticcapacitance[J].IEEETransactionsonPowerElectron,2014,29(6):3179-3187.

[22]JEONGSG,PARKMH.Theanalysisandcompensationofdead-timeeffectsinPWMinverters[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,1991,38(2):108-114.

[23]MURAIY,WATANABET,IWASAKIH.WaveformdistortionandcorrectioncircuitforPWMinverterswithswitchinglag-times[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,1987,23(5):881-886.

[24]CHOIJW,SULSK.Anewcompensationstrategyreducingvoltage/currentdistortioninPWMVSIsystemsoperatingwithlowoutputvoltages[J].IEEETransactionsonIndustryApplications,1995,31(5):1001-1008.

[25]HWANGSH,KIMJM.Deadtimecompensationmethodforvoltage-fedPWMinverter[J].IEEETransactionsonEnergyConversion,2010,25(1):1-10.

[26]GARCIAAM,LIPOTA.On-linedead-timecompensationtechniqueforopen-loopPWM-VSIdrives[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,1999,1:683-689.

[27]URASAKIN,SENJYUT,UEZATOK,etal.On-linedead-timecompensationmethodforpermanentmagnetsynchronousmotordrive[J].2002IEEEInternationalConferenceonIndustrialTechnology,2002,1(3):268-273.

[28]WANGDafang,YANGBowen,ZHUCheng,etal.Afeedback-typephasevoltagecompensationstrategybasedonphasecurrentreconstructionforACINdrives[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2014,29(9):5031-5043.

[29]KIMHS,KIMHW,YOUNMJ.Anewon-linedead-timecompensationmethodbasedontimedelaycontrol[C]//The27thAnnualConferenceoftheIEEEIndustrialElectronicsSociety.2001:1184-1189.

[30]KIMHS,MOONHT,YOUNMJ.On-linedead-timecompensationmethodusingdisturbanceobserver[J].IEEETransactionsonPowerElectron,2003,18(6):1136-1345.

[31]KIMHW,KIMHS,YOUNMJ,etal.Newon-lineobservationandcompensationofvoltagedistortioninPWMVSIforPMSM[J].IEEEElectricPowerApplications,2004,151(5):534-542.

[32]URASAKIN,SENJYUT,UEZATOK,etal.Anadaptivedead-timecompensationstrategyforvoltagesourceinverterfedmotordrives[J].IEEETransactionsonPowerElectron,2005,20 (5):1150-1160.

[33]KIMHW,YOUNMJ,CHOKY,etal.NonlinearityestimationandcompensationofPWMVSIforPMSMunderresistanceandfluxlinkageuncertainty[J].IEEETransactionsonControlSystemsTechnology,2006,14(4):589-601.

[34]YUANX,BROWNIP,LORENZRD,etal.Observerbasedinverterdisturbancecompensation[C]//2009IEEEEnergyConversionCongressandExposition.2009:2520-2524.

[35]KIMKH.Simpleon-linecompensationschemeofnonlinearityininverter-fedPMSMdriveusingMRACandco-ordinatetransformation[J].ElectronLetters,2011,47(8):514-515.

[36]KIMJH.DeadTimeCompensationusingMRASObserverforaPermanentMagnetSynchronousMotor[C]//2014 16thPowerElectronicsandMotionControlConferenceandExposition,2014:246-251.

[37]KIMKH.Dualestimator-basedcompensationfordeadtimeandnonlinearityunaffectedbyparametervariationsinPMSMdrive[J].ElectronLetters,2012,48(23):1457-1459.

[38]CAOXianqing,FANLiping.Dead-timecompensationforPMSMdrivebasedonneuro-fuzzyobserver[C]//FourthInternationalConferenceonNaturalComputation.2008:46-50.

[39]PARKDM,KIMKH.ParameterIndependentonlinecompensationschemefordeadtimeandinverternonlinearityinIPMSMdrivethroughwaveformanalysis[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2014,61(2):701-707.

[40]LEEB,KIMJ,NAMK.Simpleon-linedead-timecompensationschemebasedondisturbancevoltageobserver[J].2012IEEEEnergyConversionCongressandExposition,Raleigh.2012:1857-1863.

[41]SHIYuchao,SUNKai,HUANGLipei,etal.OnlineidentificationofpermanentmagnetfluxbasedonextendedKalmanfilterforIPMSMdrivewithpositionsensorlesscontrol[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2012,59(11):4169-4178.

[42]FLIESSM,JOINC.Model-freecontrol[J].InternationalJournalofControl,2013,86(12):2228-2252.

A Review of Researches on the Inverter Nonlinear Compensation Technology

WEIChao,LIHong-mei,ZHANGHeng-guo

(Hefei University of Technology,Hefei 230009,China)

The inverter nonlinearity caused by the dead time and non-ideal switch characteristic leads to the negative influence on AC motor drive system, such as the distortion of inverter's output voltage and current and torque ripples of AC motor drive system, which directly affect its high performance control of AC motor drive system and its position sensorless operation.Therefore, it is of great necessity to reasonably compensate the inverter's nonlinearity.In this paper, the inverter's nonlinear effects were firstly analyzed on the effective turn-on time of switch and inverter's output voltage.Then the current research status concerning the inverter nonlinear compensation were summarized and the existing nonlinear compensation technique were classified and compared.Finally, the key technique problem necessary to be solved for compensating inverter's nonlinearity was revealed and the future research directions were predicted in order to realize high performance and robust operation of motor drive system.

inverter nonlinearity; effective turn-on time of switch; output voltage of inverter; nonlinearity compensation; AC motor drive system

2015-08-25

國家自然科學基金項目(51377041)

TM464

A

1004-7018(2016)09-0102-06

魏超(1988-)，男，碩士研究生，研究方向為電機控制。