[發明專利]基于頻率調制的特定間諧波優化脈沖寬度調制方法

有效

• 申請號: 201910168261.7
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109830960B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 張慧;何怡剛;劉開培;郭宇錚;程永光;謝杰;徐磊;廖俊;張照林;余宙
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本發明提供一種基于頻率調制的特定間諧波優化脈沖寬度調制方法，構建并依次合成r個PWM基波周期波形，且依次對每個基波周期中特定諧波的初始相位進行線性調制來實現頻率調制，可以精確控制間諧波的幅值和相位。首先提出特定諧波調幅、調相的優化PWM方法，隨后將一個或多個相關諧波頻譜分別搬遷到擬控制的間諧波頻譜，從而實現對間諧波調頻、調幅及調相的直接控制。

技術領域

本發明涉及電力系統間諧波抑制領域，特別涉及一種基于頻率調制的特定間諧波脈沖寬度調制方法。

背景技術

隨著電力電子技術的日益發展和新能源并網系統的廣泛應用，大量非線性負載接入電網，諧波和間諧波問題變得尤為突出。電力系統中的間諧波會造成電壓波動和閃變、次同步振蕩、損壞電力設備等危害，降低電力系統的穩定性。因此，迫切需要對各類間諧波源進行建模分析，對電網中諧波、間諧波進行檢測并提出相應的抑制間諧波的技術措施。

當前對電力系統中間諧波抑制的研究主要分為三個步驟：(1)對間諧波源進行建模分析；(2)研究間諧波檢測方法；(3)采用合適的方法抑制間諧波。已有很多學者對典型的間諧波源進行了建模分析，并提出了一些間諧波源的識別方法。近年來，國內外相關領域的專家和學者對電力系統諧波和間諧波的實時精確檢測進行了深入和詳細的研究。然而，目前對諧波與間諧波參數的準確檢測仍然存在許多困難，主要是因為電力系統中間諧波的幅值很小，變化很頻繁，而且真實電網信號具有隨機性和非平穩性。因此，諧波與間諧波的檢測一直是電能質量監測中的一個重要研究方向。抑制電力系統中間諧波的方法主要有無源濾波器、有源濾波器、以上二者構成的混合濾波器和無功補償裝置等。通過濾波裝置，可以用無源濾波的方法將高頻的間諧波成分濾除，對低頻的間諧波成分，通過特定間諧波補償方法降低至較低的水平，從而抑制其對電力系統和電力設備的擾動。

目前對電力系統中間諧波的抑制，主要是利用合適的間諧波檢測方法對電力系統中的間諧波進行檢測，然后通過一定的控制策略，利用有源濾波器或無功補償裝置，將電力系統中的間諧波降到合理的水平。相關的諧波電流補償控制可歸納為兩種：非選擇性諧波補償和選擇性諧波補償。前者指電流控制器的諧波補償指令來源于抽取了基波部分的剩余諧波及間諧波，后者指通過對特定諧波的檢測來分別實現特定的諧波補償，能夠對特定諧波進行精確控制，針對性地治理危害最大的低階諧波，能較好地改善電能質量。當前的相關研究其控制目標都未能直接考慮將逆變器單元作為間諧波抑制的直接調節單元，相關特定間諧波通過調幅調相方式進行補償的研究尚未報道過。

發明內容

本發明提供了一種基于頻率調制的特定間諧波的調頻、調幅及調相控制方法，本發明的目的是對電力系統中的特定間諧波進行直接控制，提高電力系統的電能質量，保障電力系統的安全可靠運行。

為實現上述目的，本發明的具體步驟如下：

一種基于頻率調制的特定間諧波的調幅調相特定控制方法，包括以下步驟；

(1)選取要控制的特定間諧波，得到其幅值與相位信息；

(2)選取合適的調制波形頻率和基波周期數，計算調制波形的幅值、首個周期的初相與相位增量；

(3)在選取的總基波周期內依次分別對相關諧波的初始相位進行線性調節，得到在總周期內的一定頻率偏移的調制波形，利用基于部分不對稱開關角的優化脈沖波形方法對得到的調制波形進行調制，使逆變器產生所需要的特定間諧波。

所述步驟(2)的具體方法如下：

1)選取擬調制波的頻率為f₀，基波周期數r，計算頻率偏移量和相位增量

2)選擇調制方法，調制方法有兩種，分別是逆時針調制方法和順時針調制方法，計算調制波形的幅頻響應，其相關公式如下：

逆時針調制的幅值特性為

順時針調制的幅值特性為