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MATLAB对AC/DC/AC电源的死区效应谐波仿真

目前,各种逆变电源的控制方法及SPWM信号调制方式分析中,大多基于假定功率开关器件为理想开关器件,即不考虑开关器件的上升、下降和存贮时间。但实际上任何开关器件均具有开关延迟,特别是关断过程。因此,在电

现在,各种逆变电源的操控办法及SPWM信号调制方法剖析中,大多根据假定功率开关器材为抱负开关器材,即不考虑开关器材的上升、下降和存贮时刻。但实践上任何开关器材均具有开关推迟,特别是关断进程。因而,在电压型逆变器中,为了避免逆变桥同一桥臂上下开关管发生直通现象,在上下管操控信号之间有必要刺进一个固定的推迟时刻(即死区时刻)。死区时刻的引进会使逆变器输出的波形质量变坏,谐波重量添加,体系的动态功用下降,而且跟着开关频率的进步,死区参加而发生的各种影响(简称死区效应)增大。

1 对SPWM体系的谐波数学剖析

在SPWM体系中,除了死区效应发生的谐波外,而SPWM信号调制方法自身固有原因而发生谐波,称为固有谐波。SPWM操控时输出沟通波形(载波频率比为2N,调制参数为M),用傅氏级数可表示为(k=1,2,3,…)剖析图的波形特征,能够看出该输出是奇四分之一波对称的单位幅值波形。因而,可证明式(1)中,(θ1、θ2等为脉冲触发时刻,即三角波与正弦波的交点),式中N为偶数。对上式各项求积分,可证明当k为恣意奇数时。

其间,0°<θ1<θ2<…<θN <π/2。因为天然采样法开关视点遵从迭代关系式,因而不能用显式表达,所以实践运用多选用规矩采样法。其主要准则如下:在三角载波每个周期内的固定时刻(如载波的峰值点),对正弦波进行采样,以确认开关元件的导通与关断,而不论在采样点上正弦波与三角波是否相交。由此式即可计算出各次谐波的重量。

2 关于AC/DC/AC电源以及死区特性的MATLAB建模

MATLAB是高档的数学剖析与运算软件,可用作动态体系的建模与仿真,MATLAB言语在其仿真研讨中被成功便利地应用在电动驱动体系的研发进程中,它有以下特色;(a)用户使用便利,编程功率高,言语简略,内在丰厚,易学易用;(b)高效便利的矩阵和数组运算;(c)极端便利的绘图功用;(d)带有SIMULINK动态仿真东西及Toolbox等其它功用;(e)扩大能力强。

3 仿真实例

首先由50Hz工频电源引出,通过一个Y/Δ改换的变压器,变为整流器可接受的低压。再经整流和滤波后,送入IGBT逆变器,逆变器的触发信号由带死区的PWM信号送入。然后再经三相滤波后,送入负载。4 死区的完成

在simulink中虽然有许多现成的模块,可是Toolbox中只要抱负化的PWM发生器,关于本文所要研讨的死区效应,有必要进行扩大和从头封装,树立一个带死区的PWM发生器模块。

在抱负化的PWM模块中,桥臂上下两开关管的触发脉冲pulse1和pulse2俩个信号是互补的,可是在实践的逆变器中,因为开关元件都有一个关断的时刻,所以触发的信号假如抱负互补的化,必定发生上下桥臂直通,从而引发短路,会直接破坏整个电源。因而,关于pulse1和pulse2俩个信号,在其俩个触发信号之间有必要有必定的距离,也便是所谓的死区。

首先在simulink的continous目录中找出transport delay模块,此一模块能够将一个函数推迟,在时轴上相当于将此一函数全体地向右平移。则设脉冲1即pulse1,推迟后的信号为脉冲1’即 pulse1’,则由逻辑关系,逻辑乘得到整定后的脉冲信号为脉冲1”即pulse1”:pulse1*pulse1’=pulse1”;pulse1”比较于pulse1,触发信号上升沿向右平移,而下降沿不变。

5 仿真成果

对输出的电源信号进行仿真。当载波频率为3000Hz,死区时刻为0,调制深度为0.8。

死区的存在给电压波形带来极大的影响,不光大大下降了基波的幅值,而且添加了谐波的含量。关于电机而言损害极大,不光下降机器功率,而且谐波发生杂散转矩,损害电机运转安全。

6 定论

本文关于SPWM逆变所发生的固有谐波和死区发生的附加谐波进行了数学剖析,树立了可进行定量剖析的数学模型。关于AC/DC/AC电源进行了根据MATLAB的仿真,而且完成了对带死区时刻触发模型的MATLAB编程,且根据以上的作业关于带死区的SPWM电压波形进行了Fourier改换,对死区关于电压波形的影响做了开始的研讨。

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