在电源转换器中，死区时间（也称为消隐时间）在防止转换器电路损坏方面起着至关重要的作用。死区时间是在关闭一个开关和打开另一个开关之间引入的短暂的有意延迟。这可确保两个开关（通常是转换器的高侧和低侧）不会同时导通。
如果发生这种情况，就会造成直接短路，导致危险的电流浪涌，也称为直通电流。这种直通电流会损坏开关本身并降低转换器的整体效率。
虽然死区时间对于安全至关重要，但它确实会带来轻微的效率权衡。由于死区期间不会发生功率转换，因此死区时间必须尽可能短，足以确保开关转换之间没有重叠。找到死区时间需要平衡防止直通电流的需要与化效率损失的需要。
死区补偿方法 传统的死区时间补偿方法试图通过根据电流方向调整参考电压来解决潜在的直通电流效应。虽然它们在大多数情况下都有效，但在 ZCC 事件中效果不佳。当输出电流改变方向时，就会发生 ZCC 事件，从而使传统方法无法补偿由此产生的电压误差。
每相由八个 SiC 功率 MOSFET 和一个飞跨电容器组成，并与两个电容器和一个中性点共享一个公共直流母线。快速电容器的电压被调节为直流电（V DC）的四分之一。通过结合直流母线和快速电容器电压，系统可以产生五个级别的输出电压：±1/2 V DC、±1/4 V DC和 0。
参考电压用于比较四个载波以确定每个开关的导通和关断操作。 S1和S2的功能是通过比较参考与载波2和载波4来确定的，而S4、S6、S9和S10的功能是通过比较参考与载波1和载波3来确定。此外，S3和S3的确定S5 基于参考符号。飞跨电容器的电压通过向参考添加或删除的增量值来调节，具体取决于其电流方向。
因此，飞跨电容器维持多电平操作所需的电压电平，而具有四个载波的表观开关倍频 PWM 控制每个功率器件的开关。
在每个互补开关操作之间插入死区时间以避免发生短路。 S1 和 S2、S3 和 S5、S4 和 S10、S6 和 S9 在此电路中是互补的，这意味着它们一起工作以相互补充。
通常，PWM 输出在原始参考信号的每个上升沿都包含延迟（死区时间）。因此，根据电流的方向，死区期间的电压误差存在于初始参考电压和实际相电压之间。具有死区时间的参考值根据其输出电流的方向应用于特定开关，而其余开关则被分配原始参考值。
当电流方向为正时，S2、S6和S10与死区时间同步，但S1、S4和S9保持原始参考值。当电流方向为负时，S1、S4和S9以死区时间为参考，但S2、S6和S10保持原来的参考。
可以通过在特定时间更新参考来确保死区时间，这些时间对应于每个开关的每个载波的值或值。此更新考虑了参考的大小及其当前方向。通过实施死区时间补偿，可以消除由死区时间引起的电压误差。
“预测”ZCC 控制器
添加了新颖的 ZCC 控制器，通过预测未来相电流来解决输出电流方向的变化。该预测利用控制周期开始时的当前信息以及来自先前和当前控制周期的电压参考。
根据这些预测电流，ZCC 控制器识别发生的特定 ZCC 情况（定义了四种不同的情况）。这种识别允许控制器更新每个 ZCC 情况的电压参考，有效消除当前和后续控制周期内的死区电压误差。
建模和实验结果
通过 PSIM 仿真和实验验证了 ZCC 控制方法的有效性。表 1 显示了模拟和实验中采用的系统参数。模拟和实验均使用相同的测试条件来验证所提出的控制方法的有效性。
通过修改系统输出的基频同时保持所有其他参数恒定来创建不同的 ZCC 条件。
用于建模和实验测试的参数。
表 1：用于建模和实验测试的参数（来源：IEEE）
结果表明，不同的 ZCC 条件会导致不同的死区时间电压误差。 ZCC 控制器在根据可用电流和电压信息识别 ZCC 情况方面表现出卓越的准确性。此外，控制器成功生成适当的参考电压，消除了关键 ZCC 事件期间的这些错误。
这种方法的好处是多方面的。通过消除死区电压误差，ZCC 控制策略可确保更准确的输出电压波形。这意味着提高系统性能，特别是对于需要电压控制的应用。此外，该方法还能够准确生成共模电压 (CMV)，这是 CMV 降低技术的关键因素。
