并联型有源滤波器的死区效应及其补偿策略(2)

　　(3)每个偏差电压脉冲的极性与当时输出补偿电流的极性相反。

　　图4通过相量图来说明此偏差电压脉冲对逆变器输出的影响。

　　由图4可以清楚地看出，死区效应不仅影响APF输出电压的幅值，也对其相位产生影响。

　　以上分析是在假定开关管均为理想开关的情况下进行的，而实际中，开关管的通态压降和开关时间均是存在的，并且随着温度和电流的变化而变化。此外，当输出补偿电流在死区时间内续流至零时，由于二极管的正向导通性，电流不再反向增大，在这段时间内，A点电压为零（不考虑开关特性差异），此时偏差电压脉冲幅值为Uc/２，此现象称为零电流钳位现象[3]。总之，由于死区时间的加入，使得APF的输出与理想值之间产生一定的偏差，这必然影响APF的补偿性能。由分析可知，偏差量与开关频率、死区时间成正比，频率越高、越大，则偏差越大，对补偿性能的影响越严重。因此，为了提高APF的补偿性能，必须对死区进行补偿。

　　3死区效应的补偿策略分析

　　下面研究常用的电流反馈型补偿策略和无死区补偿策略用于并联型三相四线制APF死区补偿的可行性。

　　3.1电流反馈型补偿策略

　　这种方法的基本思想是通过对逆变器输出电流的检测并判断其极性，将检测结果送入控制器，控制器根据判断出的电流极性来调整开关管驱动脉冲的宽度，从而产生一个与偏差电压脉冲幅值和宽度相同、极性相反的补偿电压脉冲，来抵消偏差电压的影响[4,5]。图5给出了两种补偿策略的原理图。

　　(a)电流反馈型补偿策略原理图

　　(b)三角载波控制时死区补偿电路原理图

　　图5（a）为电流反馈型补偿策略的原理图。在具体实现时，死区电路的工作原理和参数设计随着APF所采用的控制策略及其控制器参数的不同而不同。图5(b)为传统的三角载波线性控制时死区补偿电路原理图，工作过程如下：通过对逆变器输出补偿电流的检测来判断其极性，死区补偿电路根据电流极性产生一个死区补偿电压与APF控制器中的参考电压相加后与载波信号进行比较，从而实现驱动脉冲的调节，进而补偿死区效应的影响。对于其他控制方式如滞环控制、单周控制等都可以采用类似的方法来实现，本文不再熬述。

　　3.2无死区补偿策略

　　如图6(a)所示，当＞0时，只能经S1或D2形成回路，此时，即使S2导通，由于其单向导通性，也不会流经S2，因而可以认为此时S2的导通与关断对没有影响，从而可以将其驱动信号封锁，使其在＞0时处于断开状态，仅控制S1的导通与关断来调节逆变器的输出电流；同理当＜0时，将S1的驱动信号封锁，仅对S2进行控制来调节输出电流，这种控制方法称为无死区控制[6]。

　　(a)无死区补偿策略原理图

　　(b)无死区控制电路原理图

　　图6(b)为无死区控制电路原理图，当＞0时，极性检测输出高电平，选通门U1选通，U2封锁；当＜0时，极性检测输出低电平，选通门U1封锁，U2选通。

　　3.3两者的比较

　　根据对两种补偿策略原理的分析可知，二者的共同之处是都需要对输出电流进行检测来判断其极性。图7给出了仿真结果。

　　（a）负载电流波形