光伏并网逆变器死区效应研究

在并网逆变器中,为防止同一桥臂上的上下两个器件发生直通现象,必须注入微秒级的死区时间。死区时间越长,并网逆变器的工作越安全,但逆变器输出的电压波形质量会变差,同时对负载及电网造成不同程度的影响。因此有必要对死区效应进行深入研究。本文对死区效应进行了理论分析,研究了并网逆变器中死区时间对输出电压的影响,最后对并网系统的死区效应进行了仿真实验研究。     

闭环SPWM逆变器死区效应分析

本文通过对基于瞬时输出电压反馈控制的SPWM逆变器死区效应造成的谐波电压的分析，建立了考虑死区效应时的SPWM逆变器闭环控制模型，研究了逆变桥臂死区时间对闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响。分析结果表明，对于闭环SPWM逆变器，逆变器输出基波电压在空载时随着死区时间的增加而增加，其阻性负载时的外特性曲线是一条先下降后上升的曲线。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。     

死区对开环和闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响

在SPWM逆变器中,为防止同一桥臂的上下两个开关器件产生直通,必须将驱动信号注入若干微秒的死区时间,这会使逆变器输出电压产生谐波电压。通过对基于瞬时输出电压反馈控制的SPWM逆变器死区效应造成的谐波电压的分析,建立了死区效应时SPWM逆变器控制模型,研究了逆变桥臂控制信号死区时间对开环与闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响。分析结果表明,对于开环控制的SPWM逆变器,随着死区时间增加,逆变器输出基波电压有效值降低,输出电压谐波分量显著增加;对于单电压闭环控制的SPWM逆变器,死区时间对逆变器输出基波电压的影响与负载有关。通过仿真研究验证了理论分析的正确性。     

改善异步电动机低速性能的直接转矩控制方法

传统六边形磁连异步电动机直接转矩控制方法存在磁链脉动大，逆变器死区时间的问题，逆变器死区的存在会产生电流畸变，尤其在低速时，转矩脉动将随着磁链脉动和逆变器死区而增大，提出一种利用硬件和软件改进控制系统的方法，通过三相和两相定子电压的轮流导通，消除逆变器死区时间，并构造12个电压矢量，形成逼近的圆形磁链轨迹，减小磁链的脉动，从而有效地减少低速乃至整个调速范围的转矩脉动，对该方法建立了系统仿真模型并得出了仿真结果。     

逆变器并联系统中死区的环流效应

本文对逆变器中开关管的死区分散性进行了研究，发现死区的分散性对于大功率并联逆变器而言，会引起较大的基波环流和谐波环流，且很难通过均流调节器予以消除。本文基于仿真和实验对逆变器并联系统中死区的环流效应进行了分析和研究，发现死区分散性会带来很多不良后果，应当尽量予以避免。     

死区对开环和闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响比较

在SPWM逆变器中,为了防止同一桥臂的上下两个开关器件产生直通,必须将驱动信号注入若干微秒的死区时间,这会使逆变器输出电压产生谐波电压.通过对基于瞬时输出电压反馈控制的SPWM逆变器死区效应造成的谐波电压的分析,建立了考虑死区效应时的SPWM逆变器控制模型,研究了逆变桥臂控制信号死区时间对开环与闭环控制SPWM逆变器输...     

基于FPGA的三电平逆变器死区补偿方法研究

为防止逆变器桥臂直通,造成器件损坏,必须在同一桥臂互补的触发信号中加入死区。三电平逆变器中,存在两个死区状态,从 1到0过渡时,加入的死区状态为D1,从0到-1过渡时,加入的死区状态为D2。文章分析了三电平逆变器中电流流向不同时,两个死区状态对输出的影响,并提出了补偿方案。结合三电平逆变器SPWM控制方案,通过实验验证了理论分析的正确性和实际可行性。     

串联谐振逆变器最佳死区的选择

理论上分析了串联谐振逆变器中死区处于不同位置时的工作过程；论述了不同死区宽度对逆变器换流过程的影响；提出了一种最佳死区的选择方法，并经实验验证。     

特定消谐式逆变器无死区控制策略研究

特定消谐式逆变器在理论上能有效地消除谐波,但死区设置增加了输出电压的谐波含量。通过对特定消谐式逆变器换流机理的分析,研究了感性负载时死区对输出电压的影响。分别对提前关断死区加入方式、滞后导通死区加入方式和对称死区加入方式的工作过程进行了分析,得到相应的波形图和输出谐波幅值公式。提出了应用于特定消谐式逆变器的无死区控制策略,并分析了实现无死区控制的条件。在特定消谐式逆变器中应用无死区控制策略可以消除死区对输出电压的不利影响。     

近似无死区逆变器开关控制及特性分析

针对逆变器的死区补偿问题,研究了一种无电流传感器近似无死区逆变器开关控制方法。与传统逆变器死区补偿方法相比,该方法只需在逆变器输出电流正负跳变时加入固定的死区脉冲,减小了死区脉冲个数,从而减小死区的影响。分析了本文研究的死区补偿方法的基波和低次谐波特性,指出减小死区时间可消弱死区及低次谐波对逆变器输出电压的影响。仿真及实验结果不仅验证了本文研究内容的有效性,而且还表明该死区处理方法可适用于单次频率域和谐波域。     

基于逆变器死区特性的永磁同步电动机系统的自适应变结构控制

永磁同步电动机调速系统由PWM逆变器、永磁同步电动机和机械负载三部分组成，每个部分都具有非线性特性和参数的不确定性；同时PWM逆变器因死区的存在，在低速以及调制频率很高时，死区特性将会导致逆变器输出电压含有很大的谐波分量，使转矩发生很大的脉动，甚至可能导致系统不确定。采用自适应变结构控制策略消除逆变死区的影响。首先详细分析逆变器死区的特性，建立死区的数学模型和整个系统的非线性模型，在死区模型中，给出变化和影响系统性能的参数；根据模型的特点，采用自适应滑模变结构控制算法，实现死区补偿和非线性控制，这种方法不需要测量死区的参数，具有死区补偿和非线性控制，这种方法不需要测量死区的参数，具有较强的鲁棒性，可使系统全局稳定并且达到准确的位置跟踪。对所提出自适应律和滑模控制方法，利用Lyapunov稳定性理论，证明了系统的稳定性和收敛性。利用MATLAB进行了系统仿真，仿真结果证明了方法的有效性和可行性。     

基于逆变器死区特性的永磁同步电动机系统的μ-修整变结构控制

永磁同步电动机调速系统由PWM逆变器、永磁同步电动机和机械负载三部分组成，每个部分都具有非线性特性和参数的不确定性。因为PWM逆变器死区的存在，在低速以及调制频率很高时，死区特性将会导致逆变器的输出电压包含很大的谐波分量，使得电机转矩发生很大的脉动，甚至导致系统的不稳定。有些学者采用变结构控制降低死区的影响，由于变结构控制本身具有抖振现象，这使得所设计的控制器在到达滑模平面之前很容易激起系统的未建模动态，导致系统无法克服逆变器死区的影响。该文采用具有μ-修整项的自适应滑模变结构控制方法来降低抖振对永磁同步电动机系统的影响。设计两个参数，通过调节设计参数可以很容易控制抖振。该控制器对参数摄动和外部扰动具有很强的鲁棒性，控制器不但可以消除逆变器死区的影响，同时还可以便系统全局稳定并且达到准确的位置跟踪。最后利用MATLAB对整个系统进行了仿真，仿真结果证明该设计方案优于自适应变结构控制方法。     

新型近似无死区PWM逆变器开关控制方法及其特性分析

针对逆变器的死区补偿问题,研究了一种无电流传感器近似无死区逆变器开关控制方法.与传统逆变器死区补偿方法相比,该方法只需在逆变器输出电流正负跳变时加入固定的死区脉冲,大幅减少了死区脉冲个数,从而减小死区的影响.为了减小系统成本,采用简单的模拟电路来判别逆变器输出电流正负跳变时刻.深入分析了死区补偿方法的基波和低次谐波特性...     

SPWM死区对三电平高压变频器共模电压的影响

为了研究基于三电平中性点箝位(NPC)逆变器的高压变频器采用SPWM时死区设置对变频器输出共模电压的影响,利用双重Fourier法推导得逆变器不带吸收回路空载条件下采用SPWM调制策略时不同方式设置死区后逆变器输出共模电压的表达式,研究了逆变器带感性负载及开关器件带RC吸收回路条件下死区设置对逆变器输出电压及输出共模电压的影响。利用MATLAB对以上问题进行了仿真研究。对表达式分析得:逆变器不带吸收回路空载时,不论是否设置死区及以何种方式设置死区,逆变器输出共模电压均主要含有调制波3的奇数倍次谐波;逆变器带上RC吸收回路及感性负载时,单边设置死区时正方向的负载电流使输出电压减小,负方向的负载电流使输出电压增加,从而影响了逆变器输出的共模电压。仿真研究验证了以上分析结果。研究表明,当逆变器带上RC吸收回路及感性负载时,分析SPWM死区与变频器输出共模电压的数学关系较复杂。     

逆变器死区时间对输出电压的影响分析

深入分析并研究了逆变器中死区时间对输出电压的影响.设置死区时间,是逆变器正常工作中不可缺少的环节,死区时间越长,逆变器的工作越安全,但死区时间增长,将使逆变器的输出电压波形质量变差,同时也将增大或减小逆变器输出电压的有效值,对负载造成影响.因此,选择合适的死区时间至关重要.经试验,其结果与理论分析一致.     

基于两自由度内模电流控制的死区时间补偿

死区时间是影响交流调速低速性能的主要原因之一,本文提出一种两自由度电流控制补偿死区时间方案,并将其应用于矢量控制系统中。首先,将逆变器死区时间引起的误差电压看成扰动,在S域中建立逆变器模型和电机动态逆电流模型,然后通过幅值和相位裕度来设计两自由度控制器。仿真结果表明:本文所提出的两自由度控制器能对死区时间引起的误差电压进行补偿,进而消除了电流畸变。     

消除单相逆变器共模电压的混合型驱动方式的研究

为了从原理上消除单相逆变器所产生的共模电压,降低该变流系统的传导型干扰,本文分析了单相逆变器在单极性控制方式下产生共模电压的机理,根据逆变的换流过程对控制方式进行了改进,提出了无死区控制方式来消除单相逆变器共模电压新方法。为对比不同控制方式下逆变器产生的共模电压,对两种控制方式下的逆变电路进行了仿真和实验,结果表明无死区控制方式有效的消除了逆变器的共模电压,使得单相逆变系统所产生的传导型干扰得到了很大衰减。验证了无死区控制方式在单相逆变器中消除共模电压和降低传导干扰的有效性和实用性。     

逆变器并联系统中死区的环流效应

本文通过研究逆变器开关管死区引起的环流发现,在大功率逆变器中,死区的分散性会引起较严重的环流,且环流会随负载的大小及功率因数的变化而变化。由于大功率逆变器中死区通常较大,当用硬件实现死区时会产生很大的分散性,而大功率逆变器的滤波电感及并机电抗又比较小,这使得因逆变器之间的死区差异引起的环流中含有大量的低次谐波,难以通过均流调节器予以消除。本文分析了逆变器并联系统中由死区的分散性引起环流的机理,并基于20kVA并机系统进行了仿真和实验。结果表明,2μs的死区差异可引起30A的环流峰值,这给并联系统带来了很多不良后果。因此,大功率逆变器并联系统中应当尽量避免死区差异的出现。     

一种新型的消除三相逆变器死区的空间矢量控制方法

近年来,死区补偿、死区时间最小化、死区消除是三相逆变器克服死区影响的主要研究方向,针对常规三相逆变器死区消除控制策略存在一定局限性,提出一种新型的消除三相逆变器死区的空间矢量控制方法。该方法根据负载阻抗角特性,通过采用SVPWM划分扇区并对各扇区空间矢量控制达到死区消除效果,并且不需要精确的电流极性检测装置,使逆变器输出波形总畸变率最小并提高基波电压幅值的目的。本文对所提出的方法进行了仿真研究。仿真结果证明该方法所产生的死区消除SVPWM控制序列与常规控制策略相比不仅能有效地消除死区影响,还能明显减小逆变器输出波形的总谐波畸变率(Total Harmonic Distortion,THD)和基波电压幅值。     

IGBT的死区补偿方法研究

对三相桥式逆变器死区效应进行了理论分析.阐述了死区效应对逆变器输出电压的影响.介绍了加入一种死区时间的方法,在此基础上提出了一种基于SVPWM控制的逆变器死区补偿方法,即对称补偿法.该方法有效地改善了死区效应引起的电流畸变,实验结果证明了理论分析的正确性和该方法的可行性和有效性,并成功用于变频器的设计中.