三相SVPWM逆变器死区时间的硬件保护

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1、2012年1O月l5日现代电子技术0ct．2O12ModernElectronicsTechniqueVo1．35NO．20第35卷第2O期三相SVPWM逆变器死区时问的硬件保护郭天娇，付成伟，高明，刘洋(吉林大学物理学院，吉林长春130012)摘要：基于逆变器工作原理和死区产生机理的研究，在现有逆变系统保护措施的基础上，提出了一种硬件保护电路。利用RC暂态电路和逻辑门电路等器件，对逆变器输入端的PWM驱动信号进行检测控制。当输入信号的死区时间过短或过长时，该电路能防止其加载到逆变器上，保证了逆变器和负载的安全。Muhis

2、im仿真和实验结果验证了所述保护措施的有效性和可行性。关键词：逆变器；死区时间；硬件保护；SVPWM中图分类号：TN911—34；TM464文献标识码：A文章编号：1004—373X(2012)2O一0189—03Hardwareprotectionfordead-timeofthree-phaseSVPWMinverterGU0Tian—jiao，FUCheng-wei，GA0Ming，LIUYang(CollegeofPhysics，JilinUniversity，Changchun130012，China)Abstr

3、act：Ahardwareprotectioncircuitbasedontheresearchofinverterprincipleanddead—timemechanismispresentedonthebasisofexistinginverterprotectionmeasures．IedetectsandcontrolsthePWMinputdrivesignaloftheinverterbyusingtheRCtransientcircuitsandlogicgatecircuits．Thiscircuitca

4、nensurethesafetyoftheinverterandtheloadbypreven—ringtheinputsingaltoaddtotheinverterwhenthedead—timeistoolongortooshort．Multisimsimulationandexperimentalresultsdemonstratetheeffectiveness，andfeasibilityofthedescribedprotectionmeasures．Keywords：inverter；dead—time；h

5、ardwareprotection；SVPWM逆变电路在电力电子设备中占据非常重要的位置，理想情况下，逆变器同一桥臂的上下两个功率开关作为将直流电转化为交流电的装置，在电机调速变频、管总是互补地导通和关断。但在实际应用中，功率开关高频开关电源、有源滤波等方面有着广泛的应用。三相管的导通和关断都需要一定的时间，尤其是关断时间比电压型SVPWM逆变器是一个非线性器件，逆变器直导通时间长。因此，通常采用“先断后通”的方法，即先流侧是电压源，并采用空间矢量脉宽调制SVPWM技给同一桥臂中应关断的开关管关断信号，待其关断后留术进行控

6、制。在逆变系统中，由于功率器件固有开关时一定的延迟时间丁d，再给同一桥臂中应导通的开关管间的影响，必须引入一个死区时间，防止同一桥臂上下开通信号。这样，就使得同一桥臂的两个开关管形成一两个开关管同时导通，引起逆变器的短路故障。如果死段同时关闭的时间，这个延迟时间Td就是逆变器的死区时间设置过短，起不到理想的保护作用；如果死区时区时间。该死区时间通常由软件调试，并加到逆变器的间设置过长，又会对逆变器和负载产生不良的影响。在输入驱动信号上。此通过分析逆变器和死区时间的原理，基于RC电路充、放电过程的特性，在PWM驱动信号和逆变

7、器输入端之间设计了一个外围硬件保护电路，防止死区时间过短或过长等特殊情况对逆变器和负载的损坏。1逆变器死区的原理分析本文以三相桥式电压型逆变器为研究对象，系统的主电路如图1所示。Ua为直流母线电压，S～S为功率开关管，D。～D为续流二极管，R，R，R。为负载电图1三相电压型逆变器原理图阻，U，U、，，【，w为逆变器输出的三相相电压。如果死区时间过短，逆变器同一桥臂的两个开关管收稿日期：2012—05—21均导通，造成直流短路，损毁逆变器和电机；如果死区时基金项目：核高基重大专项(2009ZX01038—002—001)；科

8、研院间过长，逆变器的输出电压波形质量变差，输出电压的所技术开发研究专项(2009EG120165)有效值减小，影响了逆变器的稳态和动态性能，造成负19O现代电子技术2012年第35卷载发热等不利后果，严重时将使负载无法正常工作。考Ua的正向端。由于R一阻值选取得很小，使得己，正向虑到功率开关的内部结构、