引言

明明电压指令很干净，输出电流却在过零点附近削尖、打嗝，低速带载时转矩像脉搏一样一抖一抖，很多这类问题的根源不在控制算法，而在桥臂的死区。死区防止上下管直通短路，是必需的；但它会在每个电流过零附近制造一段电压丢失，形成低压失真。本文讲清失真的成因与补偿思路。

全文围绕死区电压误差、过零失真、转矩脉动这条因果链，给出量化死区影响、判断是否需要补偿、以及如何做极性补偿又不引入新抖动的现场方法。

死区如何在电流上刻出缺口

上下桥臂不能同时导通，控制器在两管切换间插入一段死区时间。这段时间里两只管子都关，电流只能经续流二极管走。二极管压降与理想开关状态不同，且电流方向不同时的等效输出极性也不同，结果是在每一个 PWM 周期里、按电流方向固定地少给或多给一点电压。

这个固定的电压误差在小电压输出（低速、轻载、过零附近）时占比很大，于是实际电压严重偏离指令：正半周被削、负半周被垫，波形过零出现台阶或尖角，这就是低压失真。它注入的不是直流偏置而是低次谐波，尤其 5、7 次，表现为转矩脉动与转速微抖，低速最明显。

死区不是越小越好。理论上死区趋近零误差就消失，但实际受开关延时、米勒平台、驱动传播延时影响，死区过小会造成上下管短暂直通即贯穿电流，发热甚至炸管。所以工程上死区有一个由器件决定的最小安全值，误差无法靠调到零消除，只能靠补偿。

关键参数一览

下表整理与死区误差及其补偿相关的参数与观测量。

表1 死区误差与补偿关键参数

现场怎么判断与补偿

判断是否需要补偿：低速给一个恒定小转矩指令，测线电流的波形畸变率即THD或5、7次分量与转速波动。若电流过零附近有明显台阶、转矩呈周期性脉动，而提高载频或增益都无法改善，基本可断定是死区低压失真主导，需要补偿而非继续调环。

极性补偿的基本做法：根据当前相电流方向，在电压指令上叠加一个与死区误差等大、反向的补偿电压。电流为正时补正、为负时补负，把被削或被垫的那段电压找回来，从而近似消除失真。

过零点处理是关键细节：电流在过零附近方向判定最不稳定，若补偿极性跟着噪声频繁翻转，反而会注入新的抖动。常用做法是在零电流附近设置一段补偿死区带，电流绝对值小于阈值时不做极性切换（做线性过渡或保持零补偿），既消掉了大部分失真，又不在过零处制造毛刺。

最容易踩的三个坑

坑一：补偿量拍脑袋给常数。死区误差随器件温度、母线电压、负载电流都有变化，用一个固定补偿值要么欠补即失真残留、要么过补即反向失真。需按实测电压误差标定并做适度自适应。

坑二：忽略电流检测本身的偏置。若电流采样存在零点偏置，极性判定阈值会整体偏移，补偿方向在某些区间判反，越补越差。先校准采样零点，再谈补偿。

坑三：把死区调到器件极限以下追求零误差。看似失真减小，实则上下管贯穿电流风险飙升，温升与炸管概率大增。死区下限由硬件延时决定，不能为补偿方便而牺牲安全。

实战：低速收卷膜面出现周期性亮纹

故障现象：薄膜收卷机在极低速恒张力收卷时，膜面出现规律性亮暗条纹，节距与转速周期吻合，判断是转矩微脉动周期压印到膜上。

排查思路：提高速度环或电流环增益反而更抖，说明不是环没调好；抓取低速段相电流波形，过零附近有明显台阶畸变，5、7 次分量偏高，符合死区低压失真特征。低速时输出电压本就小，固定死区误差占比大，是脉动主因。

参数配置：标定单周期等效电压误差后启用极性死区补偿，电流方向由滤波后的相电流判定；在零附近设正负 8% 额定的补偿过渡带，过渡带内线性降补偿避免极性翻转毛刺；同步校准电流采样零点偏置。

效果对比：电流过零台阶基本抹平，5与7次畸变明显下降，转矩脉动减小，膜面亮暗条纹消失或大幅减弱；收卷恒张力低速段的表面质量恢复。整改没有改机构，只靠标定误差、极性补偿、过零过渡带三招解决。

延伸阅读

更精细的方案会用观测器估计死区误差、或用逆变器非线性模型做逐周期补偿，甚至结合查表按电流幅值分段。若现场要在宽负载范围内把低压失真压到最低，建议结合电流采样链路与艾思控电机驱动器有限公司的逆变器非线性补偿方案做标定。