由于实际电力电子器件并非理想开关器件，为了避免直通时器件承受全压而损坏，必须在同一桥臂的上下管子间插入一定的死区时间。随着电力电子器件制造技术的发展，其开关频率可以做得越来越高，相应的死区效应对逆变器输出的电压和电流影响也越来越大。在采用无速度传感器闭环控制技术的通用变频器中，通常需要知道电机电压来进行参数辨识、磁通和速度观测等环节。实际中为降低成本，通常不直接检测变频器输出电压，而是根据直流母线电压和PWM开关函数直接重构出电机相电压；有时甚至连直流母线电压都不检测，在不发生过调制的情况下，可以直接采用输出参考电压代替实际作用到电机上的输出电压参与状态估计等运算。由于受死区和管压降等影响，实际输出电压和理想参考电压存在一定差别，这种影响在低速时尤为显著。因此，研究死区补偿对提高变频器的低速性能进而扩大调速范围，具有重要意义。

图8-4 电机起动电流波形

下面分析一下死区对电压输出的影响。在死区过程中，输出矢量的状态取决于当时的电流流向。一般地，当电流流出桥臂时，实际输出电压比理想输出电压少输出一个死区时间的电压，电流流进桥臂时正好相反，它们的关系可以表示如图8-5所示。其中，Δu表示在理想电压中叠加了一个与基波电流同相位的方波电压。由于误差电压与电流方向有关，所以一种补偿思想就是根据每相电流的方向，在输出电压中增加或减少相应的死区电压^[4]，具体在DSP中是通过改变比较寄存器的值来实现，这种方法称为电流反馈型补偿，缺点是受电流检测精度的影响，尤其在过零点时存在一定模糊性。另外一种方法是直接将检测到的各相PWM电压与给定的PWM波相比，得到实际偏差，然后将此偏差电压与给定PWM电压相加，得到新的给定，这种方法称为电压反馈型补偿，缺点是PWM电压难以检测，精度难以保证，而且存在补偿的滞后问题。实际中通常用的是电流补偿。

图8-5 逆变器输出电压电流和死区误差电压(www.daowen.com)

电流反馈型补偿有两种实现方式^[5]：一种是时间补偿，直接在PWM中根据电流方向来改变DSP中CMPR寄存器的值，即在底层PWM脉冲环节直接改变发出的脉冲宽度来实现死区补偿；另一种是电压补偿，通过分析得出不同电流极性时的死区误差矢量，然后把该矢量取反加到电压指令中，即在宏观电压指令环节实现死区补偿。本节实现并比较了两种补偿方法。

进一步在3kW电机上进行了实验研究。图8-6所示是1Hz死区补偿前后的电流波形对比。从中可以看出，电流波形正弦度提高，其基波幅值也大大增加，有效地提高了低频时的电机出力。

图8-6 电机1Hz空载稳态波形（实验结果）

图8-7所示是电机在50Hz时的稳态电流波形。未采用死区补偿前电流甚至出现了振荡，如图8-7a所示，而采用死区补偿后电流十分稳定，消除了先前的电流波形振荡现象，如图8-7b和图8-7c所示。比较两种死区补偿实现方法，可以发现二者在高频时性能相当，而频率较低时采用时间补偿效果更好，原因是电压补偿里还需要直流母线电压的值，其精度会影响补偿的准确度，而时间补偿仅是在脉冲发生环节改变脉宽，脉冲和死区宽度都是可以精确控制的，受影响的因素少。