[發明專利]低開關頻率與基波頻率恒整數比同步脈沖寬度頻率調制法

在審

• 申請號: 202011335688.0
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112532093A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 張慧;謝杰;徐磊;周錦濤;何怡剛;葛遠喆;李其真;閆光磊
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5387;H02M1/08;H03K7/10
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張宇

1.一種低開關頻率與基波頻率恒整數比同步脈沖寬度頻率調制方法，其特征在于，包括：

(1)選取基波作為調制波，確定調制波的幅值和相位，然后選取擬調節的逆變器輸出頻率；

(2)選取合適的開關頻率，根據開關頻率決定逆變器的PWM調制方式，以使開關頻率與基波頻率之比為恒定整數；

(3)根據擬調節的逆變器輸出頻率和調制波頻率計算頻率偏移量，選取以T/24為調制子周期的基波頻譜搬遷方法，根據頻譜搬遷特性計算基波子周期數、總調制周期與相位增量，并計算逆變器輸出波形的理論幅值與相位，T為電網基波周期；

(4)在選取的總調制周期內，對調制波的初始相位進行線性調制，采用選取的PWM方法生成一系列脈沖序列，然后將脈沖序列驅動開關器件，控制逆變器輸出擬調節頻率的波形。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)包括：

選取調制波頻率f₁為基頻，選擇調制波的幅值A₁和相位θ₁為確定值，然后選取某一時刻擬調節的逆變器輸出頻率f_o。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)包括：

選擇合適的開關頻率，若開關頻率低于1kHz，則選擇基于部分不對稱開關角的優化PWM方法，若開關頻率高于1kHz，則選擇兩電平SVPWM方法或者三電平SVPWM方法，以使開關頻率與基波頻率之比為恒定整數。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(3)包括：

(3.1)對輸出頻率f_o和調制波頻率f₁，頻率偏移量Δf為輸出頻率與調制波頻率之差；

(3.2)選取以T/24為調制子周期的基波頻譜搬遷方法，其中調制周期T為基波周期；

(3.3)根據頻譜搬遷特性計算調制子周期數r_T/24、總調制周期T_total和相位增量Δθ，其中，r_T/24＝24f₁/|Δf|，T_to_tal＝r_T/24·T/24，Δθ＝2π/r_T/24；

(3.4)選擇相位調制方式，分別為逆時針調制和順時針調制，根據選擇的相位調制方式得到輸出波形的幅值；

(3.5)根據選擇的相位調制方式，得到輸出波形的相位。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(3.4)包括：

若頻率偏移量Δf為正則選擇逆時針調制，由得到頻譜搬遷的逆時針調制的幅值特性；

逆時針調制時，|F_k|在k＝r_T/24+24時最大，對應的頻率為(r_T/24+24)·50/r_T/24＝50+1200/r_T/24，即擬調節的逆變器輸出頻率，此時逆變器輸出波形的幅值為A_o＝A₁·Sinc(π/r_T/24)；

若頻率偏移量Δf為負則選擇順時針調制，由確定頻譜搬遷的順時針調制的幅值特性；

順時針調制時，|F_k|'在k＝r_T/24-24時最大，對應的頻率為(r_T/24-24)·50/r_T/24＝50-1200/r_T/24，即擬調節的逆變器輸出頻率，此時逆變器輸出波形的幅值為A_o'＝A₁·Sinc(-π/r_T/24)，其中，函數a和k均為整數。