開關死區對SPWM逆變器輸出電壓波形的影響

2020-12-07 電子產品世界

摘要：分析開關死區對SPWM逆變器輸出電壓波形的影響，討論考慮開關死區時的諧波分析方法，並導出諧波計算公式。用計算機輔助分析和實驗方法對理想的和實際的SPWM逆變器進行對比研究，得出一些不同於現有理論的結果。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/156652.htm

關鍵詞：逆變器脈寬調製諧波開關死區

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文獻標識碼：A文章編號：02192713(2000)12－645－04

　　1引言對於SPWM三相半橋式逆變器，由於開關管固有開關時間ts的影響，開通時間ton往往小於關斷時間toff，因此容易發生同臂兩隻開關管同時導通的短路故障。為了避免這種故障的發生，通常要設置開關死區△t，以保證同橋臂上的一隻開關管可靠關斷後，另一隻開關管才能開通。死區的設置方式有兩種：一種是提前關斷、延滯開通的雙邊對稱設置；另一種是按時關斷、延滯△t開通的單邊不對稱設置。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）是死區對稱設置時的波形圖；圖1（c）是死區不對稱設置時的波形圖。在這兩種波形圖中，uAO為相與直流電源中點「0」之間的理想電壓波形（載波比），uAO′為設置死區時的電壓波形。在感性負載時，當V1導通時A點為，當V4導通時A點為。在死區△t內V1和V4都不導通時，感性負載使D1和D4續流以保持電流iA連續。當iA為正時D4續流，A點與直流電源負極接通，A點電位為；當iA為負時D1續流，A點與直流電源正極接通，A點電位為，這樣就產生了誤差電壓uD1.4。uD1.4與uAO′疊加就產生出實際輸出電壓uAO″。比較uAO″與uAO可知，實際輸出電壓發生了畸變。在iA為正時所有正脈衝寬度都減小△t，所有負脈衝寬度都增加△t；在iA為負時所有負脈衝寬度都減小△t，所有正脈衝寬度都增加△t。這是由死區△t內的二極體續流造成的，畸變後的實際輸出電壓波形如圖中uAO″所示。

2實際輸出電壓uAO″的諧波分析

假定載波與調製波不同步，則在調製波各周期中所包含的脈衝模式就不相同，因此不能用調製波角頻

（a）電路圖

(b)死區雙邊對稱設置時的波形圖

圖1有死區的三相半橋式SPWM逆變器


相關焦點

  • SPWM逆變器死區問題研究
    參考文獻[2]通過數學模型和仿真分析了死區對逆變器輸出電壓和產生附加諧波的影響，進而對電動機負載中磁鏈矢量偏移和附加損耗方面進行了討論，其重點在附加損耗方面。上述雖然都針對死區對輸出電壓的影響進行了分析，但系統性不夠完善。
  • SPWM逆變器死區影響的幾種補償方法
    摘要：分析逆變器死區對輸出電壓的影響以及幾種常用的補償方法。 關鍵詞：死區 補償 逆變器 脈寬調製1 引言 死區可以避免因橋臂開關管同時導通的故障，但死區同時也引起反饋二極體的續流，使輸出電壓基波幅值減小，並產生出與死區時間△t及載波比N成比例的3、5、7…次諧波，這是設置死區帶來的缺點。這個缺點對變頻調速系統的影響最為顯著。
  • 永磁同步電機逆變器死區補償技術
    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201610/306702.htm然而，對於pwm逆變器，在驅動功率管的開關信號中插入延時時間以防止直流母線直接短路，延時時間的引入將導致死區時間效應，引起逆變器輸出波形的畸變和基波電壓的降落，影響了伺服系統性能的進一步提高[1]。
  • 基於PCI-9846H的死區時間引起的電壓波形畸變的研究
    為了能更好的解決直接轉矩控制下電機的低速轉矩脈動的問題，本文建立了引入逆變器死區時間的電機模型，通過對死區時間的產生和作用機理進行分析，得出引起輸出電壓波形畸變以及相位變化的關鍵影響因子，針對仿真結果提出一種減小死區時間引起電壓波形畸變的方法，通過應用PCI-9846H、電流傳感器、電壓傳感器、轉矩儀、電機及其控制器、測功機等設備完成車用電機試驗平臺的搭建，上位機通過
  • 電機逆變器死區補償獨領風騷高性能伺服不在話下
    然而，對於pwm逆變器，在驅動功率管的開關信號中插入延時時間以防止直流母線直接短路，延時時間的引入將導致死區時間效應，引起逆變器輸出波形的畸變和基波電壓的降落，影響了伺服系統性能的進一步提高。最普遍的方法是在電流極性相同的區間內，根據缺少的脈衝列相應加上極性相反的脈衝列，以抵消其影響。由於三相電流必有一相與另兩相極性相反，一種簡單的方法是對極性相反的相實行二倍的電壓過補償，使三相電壓死區影響相互抵消，線電壓波形為正弦形。文獻詳細分析了死區產生的原因和影響，並根據模擬調製和數字調製分別給出了死區的硬體電路補償方法。
  • 一種單極倍頻電壓型SPWM軟開關DC/AC逆變器的設計
    t5時刻之後，電路進入開關周期的下半周期，其工作模式同上。　　2.3 電路特性討論　　1)主電路中不需要任何電壓/電流檢測裝置來實現開關管軟開通。　　2)由於開關管實現軟開關，所以逆變器的輸出電壓波形不會因為死區時間td的存在而發生畸變。　　3)不會因為同一橋臂的兩個二極體的反向恢復電流而導致橋臂直通。
  • 單相橋式PWM逆變器死區補償的一種方法
    摘要：為了更好的了解脈衝寬度調製控制技術及其在實際電路中的應用，文中以單相SPWM逆變電路為控制對象，分別從PWM的產生機制、死區補償
  • 基於LM25037的車載可攜式SPWM逆變器設計
    驅動電路設計　　推挽正激變換器驅動不同於推挽電路，比如當在推挽正激變換器中，當接地的開關管Q2導通時，浮地的開關管上Q1承受的是-Vin，一般的驅動晶片不能承受負壓，因此採用如圖6所示的變壓器隔離驅動。驅動變壓器設計過程中應考慮漏感，漏感的大小直接影響驅動信號速度，並且在2個開關管均關斷的時間與結電容發生振蕩，引起開關管誤導通。
  • 基於SPWM 逆變器控制系統的建模與仿真
    文章在狀態反饋解耦的基礎上，首先建立了SPWM 數學模型，接著對提出的兩種控制方案進行了比較，通過分析指令傳函的動態跟蹤性能和擾動傳函的擾動抑制能力，選擇了負載電流解耦的電感電流反饋，它是控制效果較好的一種方案，最後對所選的控制方案進行了系統仿真，結果表明輸出電壓波形質量高，動態響應好，擾動抑制能力強。
  • 三相SPWM產生器SA8282在靜止逆變器中的應用
    全數位化的脈衝輸出有很高的精度和溫度穩定性;　　②工作方式靈活SA8282有六個標準的TTL電平輸出，用來驅動逆變器的六個功率開關器件。直接通過軟體設定載波頻率、調製頻率、調製比、最小脈寬、死區時間等工作參數，無需任何外接電路，節約了硬體成本;　　③工作頻率範圍寬精度高三角載波頻率可調，當時鐘頻率為12.5MHz時，則載波頻率最高可達24kHz，輸出調製頻率最高可達4kHz，輸出頻率的解析度可達12位字長。
  • 實現應急電源中逆變器輸出交流電壓適時調節的設計
    ，就越依賴於電力，突然斷電會給人們正常的生活秩序和學習帶來影響，尤其對於生產、生活中特別重要的負荷，一旦中斷供電，將會造成重大的經濟損失。逆變器的控制採用SPWM控制方式，本文利用SPWM波發生器和單片機實現對逆變器及輸出電壓的控制。由控制器產生的SPWM波控制開關器件的通斷，從而控制輸出電壓及其波形，並使輸出電壓穩定。 三相逆變器主電路設計 三相逆變器主電路如圖2所示，是由三相逆變橋、變壓器、濾波器組成。
  • SPWM變頻調速的基本原理與在交流伺服電機中SPWM變頻調速方法
    SPWM法就是以該結論為理論基礎，用脈衝寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆變電路中開關器件的通斷，使其輸出的脈衝電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應區間內的面積相等，通過改變調製波的頻率和幅值則可調節逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。
  • 基於SPWM的逆變器、變頻電源及變頻器等的設計方案匯總
    PWM的全稱是脈衝寬度調製，它是通過改變輸出方波的佔空比來改變等效的輸出電壓。所謂SPWM，就是在PWM的基礎上改變了調製脈衝方式，脈衝寬度時間佔空比按正弦規律排列，這樣輸出波形經過適當的濾波可以做到正弦波輸出。
  • 一種用於SVPWM技術中的死區補償方法
    該方法根據電流極性及6個非零電壓空間矢量間的位置關係，確定了所需補償的電壓空間矢量，僅需在每個PWM周期內對部分PWM脈寬進行修正就能有效改善由死區效應引起的輸出波形畸變，減小誤補償隨時間積累所產生的影響，減少CPU運行時間。最後通過TMS320LF2407A型DSP實現該補償算法，並在110 kW感應電機變頻調速系統中驗證了其有效性。
  • DSP控制SPWM全橋逆變器直流偏磁的研究
    直流偏磁是指由於輸出變壓器原邊電壓正負波形不對稱，引起變壓器鐵心工作磁滯回線中心點偏離零點，從而造成磁工作狀態不對稱的現象。　　如圖2所示，在SPWM全橋逆變器中，若輸出變壓器原邊電壓正負半周波形對稱，正負半波伏秒積相等，鐵心磁工作點將以原點為中心沿著磁滯回線對稱地往復運動。反之，若輸出變壓器原邊電壓正負波形不對稱，正負半波伏秒積不等，則使正負半波磁感應強度幅值不同，磁工作區域將偏向第一或第三象限，即形成直流偏磁如圖3所示。
  • 6kVA逆變器滯環調製與單極性SPWM倍頻調製的比較
    電路的這種特性就保證了輸出電感電流跟隨正弦給定變化，並且誤差被限定在h的範圍內，因此，滯環寬度h也對輸出波形有著很大的影響。減小h可以降低輸出諧波，但會提高開關頻率，增加開關損耗，因此，h的取值需要進行綜合考慮，同時為了防止開關頻率過高，一般需要加入一個狀態鎖存器來限制最高開關頻率。
  • MATLAB對AC/DC/AC電源的死區效應諧波仿真
    但實際上任何開關器件均具有開關延遲，特別是關斷過程。因此,在電壓型逆變器中，為了防止逆變橋同一橋臂上下開關管發生直通現象，在上下管控制信號之間必須插入一個固定的延遲時間(即死區時間)。死區時間的引入會使逆變器輸出的波形品質變壞，諧波分量增加，系統的動態性能下降，並且隨著開關頻率的提高，死區加入而產生的各種影響(簡稱死區效應)增大。
  • 基於EG8010-SPWM純正弦波逆變器設計
    實驗表明該逆變器輸出電源穩定、安全、波形失真小，具有很好的應用前景。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/139235.htm　　引言　　普通逆變器一般包括方波逆變器和修正正弦波逆變，它們輸出的電能諧波含量大、帶負載能力差。本文介紹一種基於EG8010的戶用風力發電系統純正弦波逆變器的設計。
  • 電源:CVCF逆變器波形控制技術研究
    為核心的UPS得到了廣泛的應用，對其輸出波形主要的技術要求包括低的穩態總諧波畸變率(THD)和快速的動態響應，由於非線性負載、PWM調製過程中的死區和逆變器系統本身的弱阻尼性等因素的影響，採用一般的閉環PWM控制效果不理想。
  • 三相串聯電感式逆變器電路圖、特點、換流過程及輸出電壓波形與...
    三相串聯電感式逆變器電路如圖所示。圖中C0為直流濾波電容，VT1～VT6為主晶閘管，L1～L6為換流電感，C1～C6為換流電容，VD1～VD6為反饋二極體。