在電源轉(zhuǎn)換器中，死區(qū)時(shí)間（也稱為消隱時(shí)間）在防止轉(zhuǎn)換器電路損壞方面起著至關(guān)重要的作用。死區(qū)時(shí)間是在關(guān)閉一個(gè)開關(guān)和打開另一個(gè)開關(guān)之間引入的短暫的有意延遲。這可確保兩個(gè)開關(guān)（通常是轉(zhuǎn)換器的高側(cè)和低側(cè)）不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通。
　　如果發(fā)生這種情況，就會(huì)造成直接短路，導(dǎo)致危險(xiǎn)的電流浪涌，也稱為直通電流。這種直通電流會(huì)損壞開關(guān)本身并降低轉(zhuǎn)換器的整體效率。
　　雖然死區(qū)時(shí)間對(duì)于安全至關(guān)重要，但它確實(shí)會(huì)帶來輕微的效率權(quán)衡。由于死區(qū)期間不會(huì)發(fā)生功率轉(zhuǎn)換，因此死區(qū)時(shí)間必須盡可能短，足以確保開關(guān)轉(zhuǎn)換之間沒有重疊。找到死區(qū)時(shí)間需要平衡防止直通電流的需要與化效率損失的需要。
　　死區(qū)補(bǔ)償方法
　　傳統(tǒng)的死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償方法試圖通過根據(jù)電流方向調(diào)整參考電壓來解決潛在的直通電流效應(yīng)。雖然它們?cè)诖蠖鄶?shù)情況下都有效，但在 ZCC 事件中效果不佳。當(dāng)輸出電流改變方向時(shí)，就會(huì)發(fā)生 ZCC 事件，從而使傳統(tǒng)方法無法補(bǔ)償由此產(chǎn)生的電壓誤差。
　　每相由八個(gè) SiC 功率 MOSFET 和一個(gè)飛跨電容器組成，并與兩個(gè)電容器和一個(gè)中性點(diǎn)共享一個(gè)公共直流母線。快速電容器的電壓被調(diào)節(jié)為直流電（V DC）的四分之一。通過結(jié)合直流母線和快速電容器電壓，系統(tǒng)可以產(chǎn)生五個(gè)級(jí)別的輸出電壓：±1/2 V DC、±1/4 V DC和 0。
　　參考電壓用于比較四個(gè)載波以確定每個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷操作。 S1和S2的功能是通過比較參考與載波2和載波4來確定的，而S4、S6、S9和S10的功能是通過比較參考與載波1和載波3來確定。此外，S3和S3的確定S5 基于參考符號(hào)。飛跨電容器的電壓通過向參考添加或刪除的增量值來調(diào)節(jié)，具體取決于其電流方向。
　　因此，飛跨電容器維持多電平操作所需的電壓電平，而具有四個(gè)載波的表觀開關(guān)倍頻 PWM 控制每個(gè)功率器件的開關(guān)。
　　在每個(gè)互補(bǔ)開關(guān)操作之間插入死區(qū)時(shí)間以避免發(fā)生短路。 S1 和 S2、S3 和 S5、S4 和 S10、S6 和 S9 在此電路中是互補(bǔ)的，這意味著它們一起工作以相互補(bǔ)充。
　　通常，PWM 輸出在原始參考信號(hào)的每個(gè)上升沿都包含延遲（死區(qū)時(shí)間）。因此，根據(jù)電流的方向，死區(qū)期間的電壓誤差存在于初始參考電壓和實(shí)際相電壓之間。具有死區(qū)時(shí)間的參考值根據(jù)其輸出電流的方向應(yīng)用于特定開關(guān)，而其余開關(guān)則被分配原始參考值。
　　當(dāng)電流方向?yàn)檎龝r(shí)，S2、S6和S10與死區(qū)時(shí)間同步，但S1、S4和S9保持原始參考值。當(dāng)電流方向?yàn)樨?fù)時(shí)，S1、S4和S9以死區(qū)時(shí)間為參考，但S2、S6和S10保持原來的參考。
　　可以通過在特定時(shí)間更新參考來確保死區(qū)時(shí)間，這些時(shí)間對(duì)應(yīng)于每個(gè)開關(guān)的每個(gè)載波的值或值。此更新考慮了參考的大小及其當(dāng)前方向。通過實(shí)施死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償，可以消除由死區(qū)時(shí)間引起的電壓誤差。
　　“預(yù)測(cè)”ZCC 控制器
　　添加了新穎的 ZCC 控制器，通過預(yù)測(cè)未來相電流來解決輸出電流方向的變化。該預(yù)測(cè)利用控制周期開始時(shí)的當(dāng)前信息以及來自先前和當(dāng)前控制周期的電壓參考。
　　根據(jù)這些預(yù)測(cè)電流，ZCC 控制器識(shí)別發(fā)生的特定 ZCC 情況（定義了四種不同的情況）。這種識(shí)別允許控制器更新每個(gè) ZCC 情況的電壓參考，有效消除當(dāng)前和后續(xù)控制周期內(nèi)的死區(qū)電壓誤差。
　　建模和實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　通過 PSIM 仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了 ZCC 控制方法的有效性。表 1 顯示了模擬和實(shí)驗(yàn)中采用的系統(tǒng)參數(shù)。模擬和實(shí)驗(yàn)均使用相同的測(cè)試條件來驗(yàn)證所提出的控制方法的有效性。
　　通過修改系統(tǒng)輸出的基頻同時(shí)保持所有其他參數(shù)恒定來創(chuàng)建不同的 ZCC 條件。

　　用于建模和實(shí)驗(yàn)測(cè)試的參數(shù)。

　　表 1：用于建模和實(shí)驗(yàn)測(cè)試的參數(shù)（IEEE）
　　結(jié)果表明，不同的 ZCC 條件會(huì)導(dǎo)致不同的死區(qū)時(shí)間電壓誤差。 ZCC 控制器在根據(jù)可用電流和電壓信息識(shí)別 ZCC 情況方面表現(xiàn)出卓越的準(zhǔn)確性。此外，控制器成功生成適當(dāng)?shù)膮⒖茧妷?，消除了關(guān)鍵 ZCC 事件期間的這些錯(cuò)誤。
　　這種方法的好處是多方面的。通過消除死區(qū)電壓誤差，ZCC 控制策略可確保更準(zhǔn)確的輸出電壓波形。這意味著提高系統(tǒng)性能，特別是對(duì)于需要電壓控制的應(yīng)用。此外，該方法還能夠準(zhǔn)確生成共模電壓 (CMV)，這是 CMV 降低技術(shù)的關(guān)鍵因素。