三相桥式逆变电路中，一般选用双极性SPWM调制技能。任何固态的功率开关管都存在着必定的导通和关断时刻，为确保同一桥臂上下开关管不致发生直通毛病，一般选用将抱负的SPWM驱动信号上升沿（或下降沿）推迟一段时刻Td（称为死区时刻）［1］。死区是为确保开关器材安全、牢靠运转而采纳的办法。
针对死区带来的死区效应，许多学者进行了很多研讨。参考文献［1］经过树立数学模型进行定量核算，对死区引起的输出电压基波，低次谐波的改变规则进行了剖析。较低的总谐波畸变率（THD）与较快的动态响应是逆变电路所希望到达的目标，因而对死区带来的谐波影响应该引起更高的重视。参考文献［6］在树立 SPWM学模型的基础上，剖析了不同形式下SPWM电压源型逆变器的谐波和载波比以及与调制深度的联系。参考文献［2］经过数学模型和仿真剖析了死区对逆变器输出电压和发生附加谐波的影响，进而对电动机负载中磁链矢量偏移和附加损耗方面进行了评论，其重点在附加损耗方面。上述尽管都针对死区对输出电压的影响进行了剖析，但体系性不行完善。
理论上SPWM逆变器输出电压中的谐波重量应该集合在以开关频率及其倍频数为中心的必定规模，当此谐波被LC滤波器滤除后，输出电压失真度应适当小，且严厉正比于调制比的正弦波形。但在实践使用中，由于死区时刻的设置和开关器材固有特性（通态电压降和开关时刻）的影响，带来的低次谐波给输出电压形成了严峻的波形畸变和基波电压丢失，然后使体系的动、静态功能下降，添加了低次谐波按捺的难度，下降了高速开关器材的实践使用作用。
本文经过仿真剖析了死区时刻对逆变器发生的谐波影响，提出了经过死区补偿改进波形质量的必要性及有利于逆变器规划的定论。
1 死区效应剖析
本文选用三相全桥SPWM逆变电路结构如图1所示。调制方法选用双极性调制，逆变器选用对称方法注入死区时刻。
设由逆变器流向负载的方向为输出电流ia的正方向。在死区时刻内，同一桥臂的两个开关管均处于关断状况，输出电流只能经过二极管续流，桥臂的输出电压与输出电流的极性有关，而与驱动信号的操控逻辑无关。以桥臂A为例进行剖析，在死区时刻Td内，当电流流出桥臂（ia＞0）时，由二极管D4续流，将输出电压VAN钳位在负母线电压-E/2；反之，当电流流入桥臂（ia＜0）时，由二极管D1续流， 将输出电压VAN钳位在正母线电压E/2。如图2所示，实践输出电压与抱负输出电压相比较呈现了一个差错电压Ve。由图2（d）能够看出差错电压Ve具有的特征：（1）在每个开关周期内均存在一个差错电压脉冲；（2）每个脉冲的幅值均为E；（3）每个脉冲的宽度均为Td；（4）每个脉冲的极性与输出电流ia的极性相反。
2 死区对基波的影响
由参考文献［1］推导出死区对基波的影响：经过对不含死区时刻的抱负波与参加死区时刻的实践波之间的比照，得到输出基波幅值随调制深度M的减小而减小；当开关频率f添加时，基波电压下降的速度增大；功率因数角φ越小，基波电压下降越多；基波电压随死区时刻Td的添加直线下降。
3 死区引起的附加谐波
死区还会对输出电压的谐波发生影响。由于谐波的存在，不只形成功率因数下降，影响功率，并且还或许引起逆变器本身以及其他设备的共振，一起形成电机低速转矩脉动。一般可用LC滤波器消除谐波，但由于LC滤波器是依照滤除开关频率谐波而规划的，跟着开关频率不断提高，频率调制比也随之不断提高，使得由死区引进的3、5、7等低次谐波无法得到有用衰减，然后给输出电压形成了严峻的波形畸变。
本文使用总谐波畸变率（THD）研讨死区带来的谐波影响。首要对SPWM输出电压进行谐波剖析，对SPWM逆变电源作以下假定：（1）直流电压E是最抱负的电压源，可不考虑其纹波对逆变器输出的影响；（2）开关器材为抱负器材，具有抱负的开关特性；（3）逆变器选用双极性SPWM调制，三角波频率fc与逆变器输出电压频率f之比N》1，正弦调制波的幅值与载波幅值之比M≤1。
SPWM输出相电压傅里叶分化得：
由式（1）的第二项得出逆变电源输出电压一部分谐波重量的频率为载波频率的奇数倍。由式（1）的第三项得出逆变电源输出电压的另一部分谐波重量对称散布在整数倍的载波频率周围，其频率可表示为mω+nω，m是相对于载波的谐波次数，n是相对于调制波的谐波次数。
抱负情况下，输出电压谐波中应不含低次谐波。但实践电路中的谐波含量比抱负情况下的含量要多，一起也会呈现少数的低次谐波。
图3（a）、（b）分别为M=0.5，N=41，φ=45°时，Td=0 μs、Td=8 μs情况下的输出相电压的波形。进行fourier剖析，能够得到其THD分别为26.67%、44.38%。对其榜首边带的低次谐波进行fourier剖析，可得其THD分别为2.41%和20.04%，如图4所示。比照图4（a）、图4（b）的fourier剖析能够看到死区时刻的参加带来了3、5、7…低次谐波。
下面临死区带来的谐波影响进行剖析：
参考文献［2］在一个基波周期内把N个由Td引起的正负脉冲等效成必定高度的矩形波Ve，则其傅里叶展开式为：
式中，ΔTHD为疏忽PWM调制波固有的谐波含量，而只考虑死区时刻对基波电压的总谐波畸变率。由式（7）能够看出，死区对输出电压带来的谐波总畸变率ΔTHD与调制深度M、开关频率f、功率因数角φ及死区时刻Td之间的联系。进行仿真可得到其改变规则曲线如图5所示（仿真中只针对榜首边带内的低次谐波进行ΔTHD丈量）。对图5 ΔTHD改变规则剖析如下：
图5（a）曲线1、2、3分别为ΔTHD在M=0.5，N=120，T=0.02 s，φ=30°、45°、60°时随死区时刻Td的改变规则。总谐波畸变率ΔTHD随死区时刻的增大而成直线上升，死区时刻越大，畸变率越高。一起由曲线1、2、3的比照能够看到功率因数越低（即功率因数角越大），畸变率越大。图中虚线4为由式（7）核算所得的理论值（下同）。
图5（b）曲线1、2、3分别为ΔTHD在M=0.7、0.5、0.3，φ=45°，Td=4 μs时随频率调制比N的改变规则，当输出频率不变，开关频率添加时，ΔTHD添加。图中虚线4为M=0.5时的理论核算曲线。
图5（c）曲线1、2、3分别为ΔTHD在N=120，T=0.02 s，Td=4 μs，φ=60°、45°、30°时随调制深度M的改变规则。由曲线图可得在相同的功率因数下，ΔTHD随M的增大而减小，即调制比越大，畸变率越小。图中虚线4为φ=45°的理论核算曲线。
由图5（a）、（c）可看出ΔTHD与功率因数之间的联系，功率因数越大（功率因数角越小），畸变率ΔTHD的值越小。图5（d）曲线1、2、3分别是ΔTHD在M=0.7、0.5、0.3，Td=4 μs，N=120，T=0.02 s时随功率因数的改变规则。由此能够看到，随功率因数角的增大（即功率因数的减小），ΔTHD的值也增大，图中虚线4为M=0.5时的理论核算曲线。
在研讨中均坚持其他条件相同情况下，谐波总含量ΔTHD： （1）与Td成正比，即死区越大，低次谐波含量越大，反之亦然；（2）与N值成反比，即N越大，谐波含量越小，反之亦然； （3）与M成反比，即调制比越大，谐波含量越小，反之亦然；（4）与φ成正比，即功率因数角越大，谐波含量越大，反之亦然。由图中能够看到，仿真曲线与理论曲线的改变趋势是共同的，在必定的差错规模内，理论核算值与仿真值存在少量差别是正常的。
由上述剖析可知，死区效应对逆变器功能发生了许多有害的影响，且死区时刻、逆变器的开关频率、调制比以及负载的功率因数等都会对其发生不同的影响。
（1）死区效应影响逆变器的输出基波电压。输出基波电压随死区时刻的添加而线性减小；功率因数越大，基波幅值越小；开关频率越高，基波幅值下降越快。
（2）死区效应使逆变器输出电压波形添加附加谐波（主要是带来低次谐波），使输出电压发生较大的畸变。ΔTHD随死区时刻的增大线性增大；功率因数越大，畸变率越小；开关频率越高，畸变率越大；调制比越小，畸变率越大。
因而在逆变器的规划上要归纳考虑各方面的影响。别的，死区效应带来的主要是低次谐波，而低次谐波的按捺也较为困难，若选用滤波器会带来体积大、造价高及内部电压降等一系列不良后果。因而，对死区进行补偿是十分必要的。
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