目前，各種逆變電源的控制方法及SPWM信號調制方式分析中，大多基于假定功率開關器件為理想開關器件，即不考慮開關器件的上升、下降和存貯時間。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，并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。

1 對SPWM系統的諧波數學分析

在SPWM系統中，除了死區效應產生的諧波外，而SPWM信號調制方式本身固有原因而產生諧波,稱為固有諧波。SPWM控制時輸出交流波形(載波頻率比為2N,調制參數為M),用傅氏級數可表示為(k=1,2,3,…)分析圖的波形特征,可以看出該輸出是奇四分之一波對稱的單位幅值波形。因此,可證明式(1)中，(θ1、θ2等為脈沖觸發時刻，即三角波與正弦波的交點)，式中N為偶數。對上式各項求積分,可證明當k為任意奇數時。

其中，0°<θ1<θ2<…<θN <π/2。由于自然采樣法開關角度遵循迭代關系式，因此不能用顯式表達，所以實際運用多采用規則采樣法。其主要原則如下：在三角載波每個周期內的固定時刻(如載波的峰值點)，對正弦波進行采樣，以確定開關元件的導通與關斷，而不管在采樣點上正弦波與三角波是否相交。由此式即可計算出各次諧波的分量。

2 對于AC/DC/AC電源以及死區特性的MATLAB建模

MATLAB是高級的數學分析與運算軟件,可用作動態系統的建模與仿真，MATLAB語言在其仿真研究中被成功方便地應用在電動驅動系統的研制過程中，它有以下特點；(a)用戶使用方便,編程效率高,語言簡單,內涵豐富,易學易用；(b)高效方便的矩陣和數組運算;(c)極其方便的繪圖功能；(d)帶有SIMULINK動態仿真工具及Toolbox等其它功能；(e)擴充能力強。

3 仿真實例

首先由50Hz工頻電源引出，經過一個Y/Δ變換的變壓器，變為整流器可接受的低壓。再經整流和濾波后，送入IGBT逆變器，逆變器的觸發信號由帶死區的PWM信號送入。然后再經三相濾波后，送入負載。4 死區的實現

在simulink中雖然有很多現成的模塊，但是Toolbox中只有理想化的PWM發生器，對于本文所要研究的死區效應，必須進行擴充和重新封裝，建立一個帶死區的PWM發生器模塊。

在理想化的PWM模塊中，橋臂上下兩開關管的觸發脈沖pulse1和pulse2倆個信號是互補的，但是在實際的逆變器中，由于開關元件都有一個關斷的時間，所以觸發的信號如果理想互補的化，必然發生上下橋臂直通，進而引發短路，會直接毀壞整個電源。因此，對于pulse1和pulse2倆個信號，在其倆個觸發信號之間必須有一定的間隔，也就是所謂的死區。

首先在simulink的continous目錄中找出transport delay模塊，此一模塊可以將一個函數延遲，在時軸上相當于將此一函數整體地向右平移。則設脈沖1即pulse1，延遲后的信號為脈沖1’即 pulse1’，則由邏輯關系,邏輯乘得到整定后的脈沖信號為脈沖1”即pulse1”：pulse1*pulse1’=pulse1”;pulse1”相比于pulse1，觸發信號上升沿向右平移，而下降沿不變。

5 仿真結果

對輸出的電源信號進行仿真。當載波頻率為3000Hz，死區時間為0，調制深度為0.8。

死區的存在給電壓波形帶來極大的影響，不但大大降低了基波的幅值，而且增加了諧波的含量。對于電機而言危害極大，不但降低機器效率，而且諧波產生雜散轉矩，危害電機運行安全。

6 結論

本文對于SPWM逆變所產生的固有諧波和死區產生的附加諧波進行了數學分析，建立了可進行定量分析的數學模型。對于AC/DC/AC電源進行了基于MATLAB的仿真，并且實現了對帶死區時間觸發模型的MATLAB編程，且基于以上的工作對于帶死區的SPWM電壓波形進行了Fourier變換，對死區對于電壓波形的影響做了初步的研究。