開關(guān)死區(qū)對SPWM逆變器輸出電壓波形的影響

摘要：分析開關(guān)死區(qū)對SPWM逆變器輸出電壓波形的影響，討論考慮開關(guān)死區(qū)時的諧波分析方法，并導(dǎo)出諧波計(jì)算公式。用計(jì)算機(jī)輔助分析和實(shí)驗(yàn)方法對理想的和實(shí)際的SPWM逆變器進(jìn)行對比研究，得出一些不同于現(xiàn)有理論的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：逆變器脈寬調(diào)制諧波開關(guān)死區(qū)

The Influence of Switching Delay on the SPWM Inverter Output Voltage Waveforms

Abstract: The paper analyzes the influence of switching delay on the SPWM inverter Output voltage waveforms.discusses the harmonic analytical method for considering the switching delay and derives harmonic calculation formulars. Through Conputer aided analysis and experiment the comparative research are implemented for the ideal and practical SPWM inverter, and certain results different from present theory is obtained.

Keywords: Inverter， PWM， Harmonic， Switching delay

中圖法分類號：TN86文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：02192713(2000)12－645－04

　　1引言對于SPWM三相半橋式逆變器，由于開關(guān)管固有開關(guān)時間ts的影響，開通時間ton往往小于關(guān)斷時間toff，因此容易發(fā)生同臂兩只開關(guān)管同時導(dǎo)通的短路故障。為了避免這種故障的發(fā)生，通常要設(shè)置開關(guān)死區(qū)△t，以保證同橋臂上的一只開關(guān)管可靠關(guān)斷后，另一只開關(guān)管才能開通。死區(qū)的設(shè)置方式有兩種：一種是提前關(guān)斷、延滯開通的雙邊對稱設(shè)置；另一種是按時關(guān)斷、延滯△t開通的單邊不對稱設(shè)置。典型的電壓型三相SPWM半橋式逆變器如圖1（a）所示。其中圖1（b）是死區(qū)對稱設(shè)置時的波形圖；圖1（c）是死區(qū)不對稱設(shè)置時的波形圖。在這兩種波形圖中，uAO為相與直流電源中點(diǎn)“0”之間的理想電壓波形（載波比），uAO′為設(shè)置死區(qū)時的電壓波形。在感性負(fù)載時，當(dāng)V1導(dǎo)通時A點(diǎn)為，當(dāng)V4導(dǎo)通時A點(diǎn)為。在死區(qū)△t內(nèi)V1和V4都不導(dǎo)通時，感性負(fù)載使D1和D4續(xù)流以保持電流iA連續(xù)。當(dāng)iA為正時D4續(xù)流，A點(diǎn)與直流電源負(fù)極接通，A點(diǎn)電位為；當(dāng)iA為負(fù)時D1續(xù)流，A點(diǎn)與直流電源正極接通，A點(diǎn)電位為，這樣就產(chǎn)生了誤差電壓uD1.4。uD1.4與uAO′疊加就產(chǎn)生出實(shí)際輸出電壓uAO″。比較uAO″與uAO可知，實(shí)際輸出電壓發(fā)生了畸變。在iA為正時所有正脈沖寬度都減小△t，所有負(fù)脈沖寬度都增加△t；在iA為負(fù)時所有負(fù)脈沖寬度都減小△t，所有正脈沖寬度都增加△t。這是由死區(qū)△t內(nèi)的二極管續(xù)流造成的，畸變后的實(shí)際輸出電壓波形如圖中uAO″所示。

2實(shí)際輸出電壓uAO″的諧波分析

假定載波與調(diào)制波不同步，則在調(diào)制波各周期中所包含的脈沖模式就不相同，因此不能用調(diào)制波角頻

（a）電路圖

(b)死區(qū)雙邊對稱設(shè)置時的波形圖

圖1有死區(qū)的三相半橋式SPWM逆變器