死区对开环和闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响

填空1、常用的可控直流电源三种: 旋转变流机组、静止式可控整流器、直流斩波器或脉宽调制变换器2、谐波与无功功率造成的“电力公害”是晶闸管可控整流装置进一步普及的障碍，必须添置无功补偿和谐波滤波装置。

3、由于电流波形的脉动，可能出现电流的连续和断续两种情况。

（指VM系统）电感大，负载大连续，反之断续。

4、抑制电流脉动的措施：1）增加整流电路相数，或采用多重化技术。

2）设置平波电抗器5、由于直流电源靠二极管整流器供电，不可能回馈电能，电机制动时只好对滤波电容充电，这将使电容两端电压升高，称作“泵升电压”。

6、稳态性能指标：1）调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速nmax和最低转速nmin 之比叫做调速范围。

D=nmax/nmin.2）静差率：负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落，与理想空载转速n0之比s=△nN /n0 100%。

7、调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准。

*、一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。

8、开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系：1）闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多。

2）闭环系统的静差率要比开环系统小得多。

3）如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围。

4）要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。

**概括上四点，结论：闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此所需付出的代价是，须增设电压放大器以及检测与反馈装置。

9、反馈控制规律：（1）只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的。

（2）反馈控制系统的作用：抵抗扰动，服从给定。

——反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。

（3）系统的精度依赖于给定和反馈监测的精度。

10、比例积分控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点，又克服了各自的缺点。

比例积分能迅速响应控制作用，积分部分则最终消除稳态偏差。

SPWM 中电流反馈对死区影响的补偿
对于SPWM 来说，死区影响并非一种负面的状态，其能够有效的避免桥臂开关管在同时导通时发生的故障。

但这并非意味着死区时间对于SPWM 是完全有利的，死区时间有时会引起反馈二极管的续流，此时便会造成一些不必要的错误，本文就将为大家介绍SPWM 逆变器死区时的电流反馈型补偿。

当死区引起反馈二极管的续流时，使输出电压基波幅值减小，并产生出与死区时间△t 及载波比N 成比例的3、5、7…次谐波，这是设置死区带来的缺点。

这个缺点对变频调速系统的影响最为显着。

特别是在电机低速运行时，调制波角频率ωs减小，使载波比N 相对增大，因此，死区△t 中二极管续流引起的基波幅值减小，和3、5、7…次谐波的增大更加严重。

在这种情况下，为了保证系统的正常运行，就必须对死区中二极管续流的这种不良影响进行补偿。

常用的最基本补偿方法有两种：一种是电流反馈型补偿，另一种是电压反馈型补偿。

它们的共同补偿原理就是设法产生一个与二极管续流引起的误差电压波形相似、相位相差180°的补偿电压ucom，来抵消或减弱误差波的影响。

所谓误差波，就是由反馈二极管续流而引起的误差电压。

三相半桥式SPWM 逆变器电路图见图1。

下面就来说一说电流反馈型补偿的方法。

图1
电流反馈型补偿
死区设置方式有两种，即双边对称设置和单边不对称设置。

现以双边对称设置方式为例来进行说明，其结果对单边不对称设置方式也同样适用。

带死区的SPWM 逆变器在感性负载时，基波幅值的减小与3、5、7…次谐。

PWM 逆变器死区影响的几种补偿方法摘要：分析逆变器死区对输出电压的影响以及几种常用的补偿方法。

关键词：死区 补偿 逆变器 脉宽调制1 1 引言引言引言 死区可以避免因桥臂开关管同时导通的故障，但死区同时也引起反馈二极管的续流，使输出电压基波幅值减小，并产生出与死区时间△t 及载波比N 成比例的3、5、7…次谐波，这是设置死区带来的缺点。

这个缺点对变频调速系统的影响最为显著。

特别是在电机低速运行时，调制波角频率ωs 减小，使载波比N 相对增大，因此，死区△t 中二极管续流引起的基波幅值减小，和3、5、7…次谐波的增大更加严重。

在这种情况下，为了保证系统的正常运行，就必须对死区中二极管续流的这种不良影响进行补偿。

常用的最基本补偿方法有两种：一种是电流反馈型补偿，另一种是电压反馈型补偿。

它们的共同补偿原理就是设法产生一个与二极管续流引起的误差电压波形相似、相位相差180°的补偿电压ucom，来抵消或减弱误差波的影响。

所谓误差波，就是由反馈二极管续流而引起的误差电压。

三相半桥式SPWM 逆变器电路图见图1。

2 2 电流反馈型补偿电流反馈型补偿电流反馈型补偿 死区设置方式有两种，即双边对称设置和单边不对称设置。

现以双边对称设置方式为例来进行说明，其结果对单边不对称设置方式也同样适用。

带死区的SPWM 逆变器在感性负载时，基波幅值的减小与3、5、7…次谐波幅值的增大都与Δtωc=ΔtNωs 成正比（ωc 为SPWM 中三角波电压的角频率），随着死区时间△t 及载波比N 的增加，输出电压基波幅值将减小，3、5、7…次谐波幅值将比例增大。

当ωs 减小N 相对增大时，这种影响进一步加剧。

为了保证逆变器的正常运行，就必须消除这种不良影响。

加入补偿电路就能很好地达到这个目的。

采用电流反馈型的补偿电路如图2所示。

通过检测逆变器的三相输出电流，并把它变成三相方波电压分别加到各自的调制波us 上，例如将检测到的A 相电流iA，变成方波电压ui 加到A 相调制波us 上，方波电压ui 使逆变器产生一个与电流iA 相位相同，与误差波uD1.4波形相似，但与uD1.4相位相反的补偿电压ucom,如图3所示。

各控制参数对三相SPWM逆变器死区效应影响的研究【摘要】本文简单介绍了三相SPWM逆变器及其死区时间，建立了电路的MATLAB仿真模型，根据仿真结果讨论了基波频率，调制度，载波比这些参数对死区效应产生的影响。

【关键词】逆变器;基波频率;调制度;载波比;死区效应1.三相SPWM逆变电路及其死区时间设置SPWM法就是用脉冲宽度按正弦规律变化且和正弦波等效的SPWM 波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出的电压和幅值。

在三相SPWM桥式逆变电路中，一般采用双极性SPWM调制技术。

在理想情况下，逆变器每个桥臂的上下两个开关器件严格轮流导通和关断。

但实际情况是，每个器件的通、断都需要一定的时间，尤其是关断时间比导通时间更长。

在关断过程中，如果截止的器件立即导通，必然引起桥臂短路。

为了防止这种情况发生，必须在驱动信号中引入一段死区时间Td。

在此时间内，桥臂的工作状态将取决于两个续流二极管和该相电流的方向，死区的加入将引起死区效应，导致逆变器的输出波形崎变，可以通过改变调制波的频率和幅值调节输出电压波形，分析它们对死区效应的影响。

2.三相SPWM逆变电路及其仿真技术图1为三相桥式SPWM型逆变电路，对应的图2为三相桥式SPWM型逆变电路的仿真模型图，其中载波频率为7500Hz，基波频率为500Hz，载波比为15，载波幅度为0.9，调制波幅度为1，调制比为0.9。

逆变器主电路通过六个IGBT/Diode开关构成，由SPWM PULSE提供驱动信号，驱动信号是由载波与三个不同相位的信号波的大小比较得到三路互补的控制信号，分别控制六个功率器件的通断，最终通过电压测量模块测出U、V、W相的电压。

图1 三相电压型桥式逆变电路图2 三相SPWM逆变器的仿真图3.各控制参数对SPWM逆变器死区效应的影响在三相SPWM逆变器的仿真模型图2中，加入死区时间后，可以通过改变载波比、输出基波频率以及调制度来分析这些控制参数对SPWM逆变器死区效应产生的影响，通过观察输出基波和各次谐波幅值的变化，得出结论。

第27卷　第11期2003年11月 信　息　技　术I NFORM ATI ON TECH NO LOGYVO L.27　NO.11Nov.2003逆变器中死区效应及其补偿策略分析张　涛1,张　强2,李良辰2(1.黑龙江省电力开发公司,哈尔滨150001; 2.亿阳集团有限公司,哈尔滨150090)摘　要:对死区时间对逆变器输出电压的影响进行了分析。

死区效应引起的电压偏差可以等效为一个与电流相为相反的方波。

并对死区效应的补偿策略进行了研究。

关键词:死区时间;逆变器;补偿中图分类号:T M464 文献标识码:B 文章编号:1009-2552(2003)11-0070-02Analysis of the dead-time effect of the inverterand its compensation methodsZHANG T ao1,ZHANG Qiang2,LI Liang2chen2(1.H eilongjiang Province Pow er Development Co.,H arbin150001,China;2.B right Oceans Corporation,H arbin150090,China)Abstract:The effects of the dead-time on the output v oltage waveforms of thePW M inverter are analyzed. The dead-time effect is evaluated by averaging the v oltage deviation over a half cycle of the inverter.The com pensation methods of the dead-time effect are studied.K ey w ords:dead-time;inverter;com pensation0　前言微处理和电力电子技术的迅速发展,极大地促进了PW M技术的发展和应用,各种PW M交流传动技术在工农业生产、国防和日常生活中得到了广泛的应用。

三相三线制SPWM逆变器死区效应分析林钊;马皓;尹艺迪;王小瑞【摘要】针对死区时间的加入所带来的死区效应(如对输出电压基波和低次谐波含量的影响),建立了定量计算的数学模型,详细分析了不同条件下,死区效应与死区时间、调制系数、开关频率和功率因数角之间的关系.在Matlab上对其进行了Simulink仿真,在一台3 kW三相三线制逆变器上进行了实验.理论分析结果表明,死区时间的引入会降低输出电压基波幅值和增大低次谐波的含量.理论曲线和仿真、实验数据拟合曲线基本吻合,验证了数学模型的正确性.该分析对SPWM逆变器的设计具有一定的参考意义.%Aiming at the dead-time effect caused by the dead time, such as the influence on fundamental wave of the output voltage and low harmonic content,a mathematical model was established. The relationship was analyzed between the dead-time effect and dead time, modulation coefficient, switching frequency and power factor angle on different conditions detailedly. The simulation was carried out in Matlab,and the experiment was proceeded in a 3 kW three-phase three-wire inverter. The theoretical analysis shows that dead time can reduce the output voltage fundamental amplitude and increase the low harmonic content. Theoretical curves coincide with fitting curves of simulation, experimental data basically, which verifies the correctness of the mathematical model and it has certain reference significance for the design of SPWM inverter.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2012(029)009【总页数】5页(P1090-1094)【关键词】三相三线制;SPWM逆变器;死区效应【作者】林钊;马皓;尹艺迪;王小瑞【作者单位】浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TM4640 引言在三相半桥SPWM逆变电路中，为了防止同一桥臂上、下开关管的导通，研究者通常在开关管导通前加入一小段“死区时间”。