开关死区对SWM逆变器输出电压波形的影响

开关死区对SPWM逆变器输出电压波形的影响摘要：分析开关死区对SPWM逆变器输出电压波形的影响，讨论考虑开关死区时的谐波分析方法，并导出谐波计算公式。用计算机辅助分析和实验方法对理想的和实际的SPWM逆变器进行对比研究，得出一些不同于现有理论的结果。关键词：逆变器脉宽调制谐波开关死区TheInfluenceofSwitchingDelayontheSPWMInverterOutputVoltageWaveformsAbstract:ThepaperanalyzestheinfluenceofswitchingdelayontheSPWMinverterOutputvoltagewaveforms.discussestheharmonicanalyticalmethodforconsideringtheswitchingdelayandderivesharmoniccalculationformulars.ThroughConputeraidedanalysisandexperimentthecomparativeresearchareimplementedfortheidealandpracticalSPWMinverter,andcertainresultsdifferentfrompresenttheoryisobtained.Keywords:Inverter，PWM，Harmonic，Switchingdelay1引言对于SPWM三相半桥式逆变器，由于开关管固有开关时间ts的影响，开通时间ton往往小于关断时间toff，因此容易发生同臂两只开关管同时导通的短路故障。为了避免这种故障的发生，通常要设置开关死区△t，以保证同桥臂上的一只开关管可靠关断后，另一只开关管才能开通。死区的设置方式有两种：一种是提前关断、延滞开通的双边对称设置；另一种是按时关断、延滞△t开通的单边不对称设置。典型的电压型三相SPWM半桥式逆变器如图1（a）所示。其中图1（b）是死区对称设置时的波形图；图1（c）是死区不对称设置时的波形图。在这两种波形图中，uAO为相与直流电源中点“0”之间的理想电压波形（载波比），uAO′为设置死区时的电压波形。在感性负载时，当V1导通时A点为，当V4导通时A点为。在死区△t内V1和V4都不导通时，感性负载使D1和D4续流以保持电流iA连续。当iA为正时D4续流，A点与直流电源负极接通，A点电位为；当iA为负时D1续流，A点与直流电源正极接通，A点电位为，这样就产生了误差电压uD1.4。uD1.4与uAO′叠加就产生出实际输出电压uAO″。比较uAO″与uAO可知，实际输出电压发生了畸变。在iA为正时所有正脉冲宽度都减小△t，所有负脉冲宽度都增加△t；在iA为负时所有负脉冲宽度都减小△t，所有正脉冲宽度都增加△t。这是由死区△t内的二极管续流造成的，畸变后的实际输出电压波形如图中uAO″所示。旗2慌实只际粮输瘦出泪电斥压疏u守A钻O干″滥的显谐殃波虑分谎析租假撞定候载肺波裳与垃调肥制养波波不屑同是步终，皱则端在辟调歉制湖波档各毛周伟期欧中龟所胡包膛含热的匹脉贫冲兵模梅式因就善不我相哥同海，沟因送此疏不技能湿用请调桶制仿波炎角垂频崇（慧a也）辣电乡路顷图乡(虏b俱)璃死往区吩双般边觉对堡称在设摘置慰时伶的为波独形难图声图傻1素有汇死夺区魔的悔三逃相奋半讲桥议式以S雾P肌W章M乒逆森变舌器酬(坡c伸)择死患区巾单恳边爽不隙对晚称库设婚置鬼时朵的恭波弦形克图地率矮ω疾s钻为膜基助准电，服而棚应扒当否用牺载祥波巷角并频恭率挽ω涉c从为炕基锤准锋。题这熟样亏，程研膨究捕它存的吃基平波严与赢基毁波胞谐仗波棉、卡载惕波砖与督载锦波简谐苗波演及扎其奖上蹈下庄边挡频催的铺分虏布跟情市况皱时醒，届就掀能理很悬方醋便肠地恳用盲双庆重衰傅并立毒叶咏级夫数砍来查表废示序：壁2挠．魄1胁死掠区矩双掀边帝对炉称储设显置沾时舰u本A撒O带′锄的觉谐进波蓄分刚析终如训图尊1馋(透b股)晚所黄示近，哥u箭A政O捡′肚相滋当裳于嗽二弯极被管掉不术续坡流变时锤输康出钟电渔压帖的山波燥形往。均载引波殿三纪角俭波外的宜方轻程于式帅为的：醒正无弦眼调川制铁波纱的粘方猛程巩式傻为走：请对斗于纸理贪想倘波蝴u邪A会O南，啄二柿阶阶S雁P小W展M笋波瓜正新脉汪冲匀前缝沿睡（明负浪脉抹冲欲后雅沿秀）债采苦样端点案a冰为重：樱令茄x夜=妖ω拳c脂t禽；卵y吉=统ω迫s船t有；脉，爆则扑可衡得芬二纤阶雕S悬P撕W窄M敬波拒负惨脉矿冲援前购沿吵（驰正偏脉河冲油后袋沿率）巷采兼样修点挑b涂为苗：签图倦2亏u援A肝O步′娘与航u袋D饰1浇.朵4碰的笔向知量喉相巡加皇和族u悲A金O沟″豪、后u垫A底O窝′剂、热u戒D忌1奇.膏4写的港向母量甚关暗系某对乎于苍图滔1浩(惰b屋)翻中耗u圈A双O调′龄，具在汁x窃=握ω钥c张t予的宰2酷π炉k贸－皮到覆2门π行(监k咏＋拣1叶)卷－纷区血间陵内共，晌可假以横得看到璃二筐阶续S歼P折W惕M料波调的脚时残间池函势数烫为猪：秧,越k果=泉0凭,雁1仁,滩2的,显3局…合经披分付析潜可兆以伍得称出唇：躬u土A屈O从′赴=愈s诞i柏n简ω差s驱t位＋劫J音o雕(疾)差c阅o石s诞m宅·寺s液i谊n昆(柜m珠N奶ω停s晌t怪)冤－倘J引n销(呆)览[纷c灶o批s述(争m债＋罢n遇)贼π飞－痒1垮]剩c载o档s蛮m极s烦i驾n足[痰(昌m领N汁＋隆n皱)侵ω朴s宁t零]里(我2视)纲2痰．通2菊对住死笨区腰双鸣边国对焰称灶设彻置道时逼u效D迈1酸.藏4段的鹊谐共波吹分排析况图喊（估1隐）杰b竟中套误体差喉波悼u俘D盼1昏.扇4妄，么其窃双肾重浙傅退立娇叶畏级暮数铺中党的顺(淹3吨)暂对拉于报载齐波厕及没载裹波秘m弃次杜谐伙波声的皮上肿下魔边发频罪：寨；确B秒m衰n馋=财0叫2忽．费3改死左区祸双蓄边己对衔称张设收置幼时误u寒A优O口″涂的乌谐白波舞分论析毒由燕图蓬1槐（铜b贪）膊可企知立，赌实榴际广波铃u煮A家O浩″仙等哀于多有忆死缓区凳波淹u谊A想O宏′漫与厘误污差递波向u秤D同1寨.院4研之盈和顺。嗓由宪于瑞死税区筹是岩双耐边孝对讽称拢设筒置扬，旗所昆以所u搭A随O燥′终与宜调鸣制础波箩u辜S糕相瞧位后相命同杜，喝电付流映i董A支滞睡后娇于艇u钳A辣O冲′四一扭个锯φ酬角县，全而座误茂差警波征u剪D竞1熔.杯4阁又惨与犯i弱A话相奥位恰相除反挡，东因问此丑，穷u捉D控1侧.吐4俭的留相和位寇超稠前矿于云u荡A育O销′眯1瘦8陪0路°狂－测φ可,党如绒图膊（熟2写）顽所祝示慨。训因劫此微，桶当盏以挺u内A鼻O六′倒的蔽相竖位沾为老基纵准不时疾可叛得肢：闸u稍A服O冰″都=趴u舰A服O秒′字0哨°水＋稿u鸣D疑1经.强4擦1国8顶0鲁°集－颗φ章（阔5厉）贱u罚A润O企′影与枯u到D子1有.寿4件的米基扣波烫幅啄值饰u纱A甜O铺（拌1河）春′比=逃;裁,剩由露图恭（姨2洗）也可垦知岸：检u存A英O棒″喂的誉基泪波帖幅垂值晶U箭A察O倒（最1昆）溜″往的齿初演相弟位安角超（俱6堡）食2叶．准4触死寻区此单朝边僻不垂对圣称界设灿置汇时贝u比A期O让″打的灰谐呜波售分季析尘对斗于彻图竞1亲（剪c细）培，撞由恢于箩死做区筑是营不辈对览称副设于置现，仇即考只冲在黑脉殖冲挽前掏沿策设以有温死俯区挖△通t垂，抽故搅u姐A岩O腿′贞滞乐后上于卸调牢制弃波平u堵s售的屡相渡位赛角培为档。箩但禾当黄以模u响A颂O派′宰的惰相型位争为连基惩准干时净，洗u恼A爹O泥″贪、株u时A再O税′斥、汽u房D民1转.酒4修的亿相蓄位希关预系堪与搏对纽称订设裁置系时欲相述同灰，局故贫按捞着牲与悲前去面贷相茎同蕉的祝方缘法唤可鼓以客得芦到津：担u焰A予O凉″秩=葛u宾A已O罗′狼0楼°未＋拍u惨D日1惭.阁4腐1伪8丙0翁°吃－弱φ缝（惜7烟）稻3同死墨区饰对苍输鬼出术电榆压双波衬形版影某响径的稿分皆析会无贡死窑区择理活想忍波紧u域A赖O枝的共双代重蚀傅芹立逐叶释级第数惨方场程拆式资，朱可狗以象用讯方庙程造式掏（生2编）瞧令过△除t所=享0日得而到旁：喊当谢死舅区半双围边猴对雀称惕设茄置罪时括，辟理辆想零波炕u歼A席O绝与吹实傻际薄波苗u回A峡O棵″司之件间善的富偏隙差礼电水压猜u衫d俯e炮v络由状图笼1竞(笋b叮)脱，续可爷知鉴：从u做d耗e歪v仔=驻u嘴A凉O熔0邻°隆－储u肆A锦O卵″控φ乱′钩偏栗差少电抛压搁u溜d网e挪v热的蝶相滑位寸与酬电雾流肆i高A肺相藏同色，蹄与辜误献差陈电四压泄u擦D酒1才.研4碑相会位政相纹反箩。六u江d坏e惕v缘=义u忧A违O钱0驱°予－冲u感A貌O卡′写0每°露－蒙u轧D艘1恳.怖4碎1苏8肠0声°服－三φ握（政9卷）煤将那方李程刻式手（劝6鞭）撞、仅（袄7让）副与陕方确程攻式括（敏8幻）津比灶较度可旦知扣，摇死殃区哗对虚输吩出倾电劫压浮的蚂波询形抚存冬在雅着会明百显卧的纹影盘响穴，劣影袖响旅的年大哥小皇与镰死伙区唇△魔t疼的晋值沸和躁载鞠波券比洞N往有版关移。哥图示3扁死厦区培△它t遗对添基扁波败幅码值优的伤影妇响唐图估4剥载问波讯比例N得对棍基纵波都与斜谐定波亩的搅影挂响源●拔死链区怎△奶t喘的解影布响喉：胳空牧载沈时纺二方极染管膨不链续落流耗，雕死扬区减对象输橡出役电疮压授影磁响戏不腿大还，代感句性命负先载饰时悄二粪极繁管专续创流峡产套生教误滚差殊波努u辽D只1推.贤4眯，纵使买输讯出方电唯压砍基拍波主幅猴值刊减垒小店，武相肝位键超倒前似φ倘′窄角伏，峡并歇出妄现杨了惠幅持值宗为索的候3狭、壁5颈、泛7院…呼…凝次三谐坦波夕，拐死赢区显△煌t虏越偿大往，圾这拢种充影箩响臭越扒大拴。盗●渣载财波膊比坐N酸的防影炭响眨：贸方绢程很（乖6炼）迎、威（苹7孩）先中继的愉ω旅c廊=恐N秩ω数s劝，吉所袍以析当个N漏增座大嘉时扩，括输锣出胀电结压需基隐波诞幅同值出的暮减敬小吼和冰3指、蜡5典、纺7亚…纺…饮次蓄谐言波匠的规增蛮大割更踪严塞重俱。徐输逐出判电俯压悬u您A念O勒″概方序程臂中发产待生凡的圈3疑、船5溪、帅7起…影…饿次洞谐弊波洒，普随伙着役N占的屈增妈大惭而活上涛升老；爱而唱u赠A帅O阁″种中环的趣载宽波杏下锈边黄频挎产闹生饲的吧3仆、啄5挂、肚7淡…坟…警次毙谐椒波里，遣随大着剩N赛的扭增嗽大那而带减奴小势。蹄因谱此棕，亿输劫出所电宿压蔽u芝A秩O泪″当中申3求、尘5醒、柄7屡…捐…粗次少谐蕉波丰的纱总追和觉，幸随性着吃N端的陈增隙加语呈映现贱出羊先堵减新小对而抽后稿增太大祖的黑变险化舍，语中达间旺有佳一蒜个保使君3涌、跑5要、场7牵…誉…雨次雪谐犁波谱含陶量衬为稻最美小航的侍最便佳奔载玩波码比睛N净。湖这泥就曲打斯破河了键S不P芝W仗M铅逆假变锋器古随饥着摊N捧的艺增戒大栏而论使忠低蓄次踢谐蔬波拨含厨量姑减伪小咱的咸传残统坟理写论脖。追4迫计杰算向机昆辅圣助抱分秃析天和际实汤验娘曲凯线拘4掀．脆1师死颗区妄△槐t俩对你输压出突电顿压合基询波计幅山值塔的叶影荷响茫图痛（步3美）剥给易出缴了晒输晶出彻频拾率土为惊4究0蝴H挖z倘、芒M皇=虎0化.践8凭、悔N抱=蓝1沙5项、说c协o帆s挺φ片≈树1消和趁c两o拜s剩φ刮=糟0赌.亩8酱时岸基蜡波紫幅炮值闭与抓死址区深△隆t蛛的占关它系较曲趴线尸，咽可脚以醒看单出龙随优着销△舞t窃的舒增毕大读基湿波暖幅伸值网下丝降塞，额当匠c枕o或s亡φ怖≈横1纪时纯基员波熟线寸性映下叠降溪。标4增．林2辞载蠢波毛比蛇N鸣对短输雁出龄基推波碗电脊压骑和蚂3庭、堂5紧、腐7助…清…谈次史谐虑波青的婶影债响播图慢（必4洽）予给苹出轧了挪输宵出之频成率霸为淘4堤0阿H秤z菊、节M岸=州0紧.懒8辟、咱△粥t赠=库4夜0壤μ粗s帜、酱c燥o叔s芝φ齿=敌0爬.按8任时专基孩波脖幅阿值肚和刺3斤、户5鄙、饿7验…膜…洗次匹谐宽波轧幅宋值您与蔽载胖波选比鸟N于的肥关拔系沿曲事线殖，猴可冲以呀看委出蠢随粮着抄N体的引增阳大观基绪波哪幅插值重大耀幅朴度掩降改低苗，迈当醉N逆=蒜9惧9拼时户基歼波稍幅棉值皇降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