各控制参数对三相SPWM逆变器死区效应影响的研究

三相PWM整流器无差拍控制死区补偿方法研究摘要：随着电力电子技术的不断发展，三相PWM整流器在工业控制系统中得到广泛应用。

然而，由于开关器件导通和关断的不完美性，会产生死区现象，导致输出电流波形不理想。

为了解决这个问题，本文研究了一种无差拍控制死区补偿方法。

关键词：三相PWM整流器，死区，无差拍控制，补偿一、引言三相PWM整流器是一种常用的电力电子装置，广泛应用于电力传输和工业控制系统中。

然而，由于开关器件的导通和关断需要一定的时间，会导致输出电流波形出现死区现象，从而降低整流器的性能和效率。

二、死区现象及其影响在三相PWM整流器中，由于开关器件导通和关断的不完美性，会出现一个小的时间间隔，称为死区时间。

这个死区时间会导致整流器输出电流波形的畸变，进而影响系统的稳定性和响应速度。

特别是在高频率工作时，死区现象更加明显。

三、无差拍控制方法为了解决死区现象对整流器性能的影响，研究人员提出了一种无差拍控制方法。

该方法通过对开关器件的控制信号进行精确的调节，使得导通和关断时间完全匹配，消除了死区现象。

具体而言，该方法可以通过改变PWM信号的占空比分配和相位延迟来实现。

四、死区补偿方法研究在无差拍控制方法的基础上，本文进一步研究了一种死区补偿方法。

该方法通过在控制信号的延迟时间上增加一个微小的补偿量，使得开关器件的导通和关断时间相对偏移，从而补偿了死区现象。

实验结果表明，该方法可以显著改善整流器输出电流波形的畸变情况。

五、实验与讨论本文设计了一个实验平台，验证了无差拍控制方法和死区补偿方法的有效性。

实验结果表明，通过无差拍控制和死区补偿，整流器的输出电流波形得到了明显的改善，与理想波形更加接近。

同时，系统的稳定性和响应速度也得到了提升。

六、结论本文研究了三相PWM整流器无差拍控制死区补偿方法。

实验结果表明，该方法可以有效解决死区现象对整流器性能的负面影响，提高系统的稳定性和响应速度。

未来的研究可以进一步探索该方法在其他电力电子装置中的应用。

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。

三电平逆变器死区效应电力电子技术的进步推动了电力系统的发展，三电平逆变器作为一种高效率和高性能的功率变换器件，已经得到了广泛的应用。

然而，在实际应用中，这些逆变器往往会受到死区效应的影响，从而降低其性能表现。

本文旨在探讨三电平逆变器中死区效应的成因以及相应的解决方法。

第一部分：死区效应的成因三电平逆变器中的死区效应指的是当逆变器切换信号发生变化时，由于晶体管或开关器件的导通延迟和关断时间，会导致输出电压短暂地接近于零。

这种现象会引发一系列问题，包括增加了逆变器的损耗、引起输出谐波的产生以及造成电机振荡等。

死区效应的主要成因有两个方面：1.器件的非理想性：逆变器中的晶体管或开关器件存在导通和关断的时间延迟，导致死区的产生。

这是由于器件的内部结构和材料特性引起的，无法完全避免。

2.控制信号的非理想性：逆变器的控制信号在实际应用中受到多种因素的影响，例如传输延迟、干扰等，这些都会导致控制信号的不准确性，进而造成死区效应的产生。

第二部分：死区效应的影响死区效应对三电平逆变器的性能表现产生了明显的影响，主要体现在以下几个方面：1.损耗增加：由于死区效应导致输出电压在切换过程中短暂接近零，会引发电流冲击，使逆变器的开关器件发生不必要的过渡导通或关断，从而增加了能量损耗。

2.谐波产生：死区效应会引起输出电压的脉动，从而产生谐波。

这些谐波会对电力系统的稳定性和电机的运行带来不利影响。

3.电机振荡：输出电压的不稳定性会导致电机的振荡，甚至引发电机失速等不良现象，从而影响系统的正常运行。

第三部分：死区效应的解决方法为了克服死区效应带来的问题，有以下几种解决方法：1.增加死区时间：通过延长器件的导通时间和关断时间，可以有效地避免死区效应的发生。

这需要在设计和控制中对逆变器的参数进行调整和优化。

2.改进控制策略：采用更加精确和准确的控制算法，可以提高控制信号的精度，从而减小死区效应的影响。

例如，可以采用先行触发技术或者预测控制方法等。

三相两电平逆变器死区效应谐波分析及其补偿方法研究摘要：随着社会的发展，我国的科学技术的发展也越来越迅速。

电压源换流器在高压直流输电及新能源并网中起着至关重要的作用。

为研究基于脉冲宽度调制技术（pulsewidthmodulation，PWM）三相逆变器受死区影响的谐波特性。

为降低死区效应对电压谐波的影响，目前国内外学者已提出多种死区补偿方法。

死区对三电平PWM的3D几何墙模型的影响，基于双重傅里叶级数给出了死区时间影响下的输出电压谐波表达式，但未能分析死区补偿的设计方法。

因此，建立更为简洁的电压谐波模型以分析死区影响下的谐波特性，揭示死区效应引发谐波失真的机理，能为死区设计和补偿提供理论依据。

此外，建立更为精确的受死区影响的谐波模型能够为滤波元件的设计提供理论指导。

关键词：三相两电平逆变器；死区效应；谐波分析；补偿方法研究引言传统的两电平电压型逆变器，通常采用正弦电压脉宽调制（SPWM）和电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）两种调制方式产生PWM电压，采用SPWM调制方式时输出线电压最大仅能达到直流母线电压的0．707倍，采用SVPWM线性调制时输出线电压最大可以达到与直流母线电压电压相同的值，但是这两种调制方法都没有充分利用逆变器输出电压的能力，其与逆变器六阶梯波工作状态时输出的基波电压还有一定差距，逆变器六阶梯波工作状态时输出的基波电压可以达到直流母线电压的1．103倍。

为了获得更大的输出电压，需要对逆变器采用过调制方法。

进入过调制区域后，逆变器输出电压将会产生畸变，谐波含量有所增加，这对电磁转矩的稳定性影响很大，采用合适的过调制方法尤为重要。

本文采用将过调制区域分为1、2两区的方法，对SVPWM调制区域划分的基本思想、过调制区域调制方法的原理与实现方法进行详细的分析与说明。

1电压空间矢量过调制区域在线性调制区，参考电压矢量终点被限制在六边形内切圆区域内，显然无法将逆变器输出电压的能力最大化。

2007年 3 月电工技术学报Vol.22 No. 3 第22卷第3期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Mar. 2007三相FMSPWM软开关逆变器分析与设计朱忠尼1陈坚1王荣2（1. 华中科技大学电气与电子工程学院武汉 4300742. 空军雷达学院武汉 430019）摘要针对双极性FMSPWM逆变器只能用于单相变换器的问题，提出了一种三相FMSPWM 软开关逆变器拓扑结构，分析了三相FMSPWM实现软开关的原理，提出了最佳载波频率公式，对电路中主要元件参数进行了设计。

实验结果证明了该电路能实现三相逆变器开关管的软开关、改善输出波形质量。

关键词：软开关调频调宽逆变器中图分类号：TM461Analysis and Design of Three-Phase FMSPWM Soft-Switched InverterZhu Zhongni1 Chen Jian1 Wang Rong2（1. Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China2. Air Force Radar Academy Wuhan 430019 China）Abstract Because bipolar FMSPWM inverter can only be used in single-phase converter, this paper proposes a kind of circuit topology structure of three-phase inverter soft-switch and analyses the principle of the circuit, proposes the best carrier-wave frequency formulas and designs the main component parameter. The experimental results verify that the circuit mentioned above can realize the soft-switching, improve the quality of output wave.Keywords：Soft switching, modulating frequency and width, inverter1引言DC/AC正弦波逆变器是电力电子技术的最重要分支之一，也是应用最为广泛的一种电力电子装置。

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。

SVPWM逆变器死区效应补偿方法的研究DEAD-TIME COMPENSATION FOR VECTOR-CONTROL INDUCTION MOTOR PWMINVERTER王高林，贵献国，于泳，徐殿国（哈尔滨工业大学电气工程系，黑龙江省 哈尔滨市 150001） (Email: Wanggl@, Xianggui@, Yuyong@, Xudiang@ )摘要：针对伺服系统矢量控制系统，提出了一种可以补偿死区误差电压并消除零电流钳位效应的死区补偿方法。

在分析了影响死区效应的因素以及等效死区时间的表达式的基础上，采用平均死区时间补偿法，在两相静止轴系中对等效死区时间产生的误差电压进行了补偿。

为了提高电流极性检测的准确性，利用旋转轴系中的励磁电流和转矩电流分量经过坐标反变换，判断电流在两相静止轴系所处的扇区来决定需要施加的补偿电压。

另外为了更好地消除由于死区时间而产生的零电流钳位效应，将一种消除零电流钳位效应的方法结合到上述补偿方法中。

最后通过TMS320F2812 DSP芯片来实现补偿算法，并在11kW 伺服电机矢量控制系统中验证了补偿算法的有效性。

ABSTRACT: A dead-time compensation strategy is presented to compensate dead-time error-voltage and eliminate zero-current clamping effect for servo motor vector control system. The factor influencing dead-time effect is analyzed, and expression of equivalent dead time is deduced. Average dead-time compensation technique is adopted to compensate error-voltage at two-phase stationary frame. To improve accuracy of detection of current direction, components of magnetizing current and torque current are transformed into two-phase stationary frame. Therefore compensating voltage vector can be decided according to the sector the current vector is locating. In addition, a kind of zero-current clamping effect eliminating scheme is adopted combining with the above compensation method to improve the compensation performance. The proposed compensation method is performed with TMS320F2812 DSP chip. Experimental results demonstrate the efficiency of the dead-time compensation method in 11kW servo motor vector control system.关键词：伺服系统，空间矢量PWM，死区效应，零电流钳位，补偿KEY WORDS:servo system; space vector PWM; dead-time effect; zero-current clamping; compensation1 引言由于伺服系统在各种工业场合应用非常普遍，永磁伺服电机相关控制技术研究也获得了广泛重视，其中空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）一直是一个热门的研究课题[1,2]。