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045、过调制区运行时的电流波形畸变与补偿策略

一个把我按在地上摩擦了三个月的现场

前年接了个大功率传动项目，电机额定电压偏高，直流母线电压又受限于整流前端和电容耐压，算下来调制比最高只能跑到0.95左右。按理说这个数离过调制区还有距离，但现场工况要求弱磁扩速，转速拉到额定的1.3倍时，调制比直接顶到1.02往上。当时我心里想，超一点点能有多大事。

结果空载转起来波形看着还行，一带载就出问题了。电流波形在正负峰值附近明显被削平，像被人拿刀切掉了尖儿。用示波器看相电流，顶部和底部各有一块平坦区，持续大概几十微秒。电流有效值比预期高了百分之七八，电机绕组温度比计算值高了十几度。更麻烦的是转矩脉动，低频段出现明显的六倍频振动，机械侧联轴器都能听到周期性的闷响。

最开始怀疑电流环参数不对，重新整定了一遍，没改善。又怀疑死区补偿没做好，把死区补偿系数调来调去，波形该畸变还是畸变。折腾了快两周才反应过来，问题根子在过调制区的电压矢量合成上，跟电流环和死区都没关系。

这件事给我的教训是：调制比一旦越过线性区边界，逆变器的输出电压不再跟参考电压成线性关系，你给电流环的指令和实际加在电机上的电压之间出现了非线性偏差。电流环再快也补不了这个偏差，因为它根本不知道输出电压已经被削顶了。

过调制区到底发生了什么

先把这个事的物理本质说清楚。

空间矢量调制在线性区工作时，参考电压矢量的幅值不超过正六边形内切圆半径，也就是直流母线电压除以根号三。换成调制比的说法，线性区上限大约是0.907。在这个范围内，逆变器可以精确合成任意幅值和相位的电压矢量，实际输出跟参考