[發(fā)明專利]單相逆變器隨機(jī)PWM選擇性諧波消除方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110704463.6
• 申請(qǐng)日: 2021-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN113241935B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜國(guó)強(qiáng);李國(guó)華;曹冬滿;付振芳;李豐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M1/12
• 分類號(hào): H02M1/12;H02M7/5395
• 代理公司: 沈陽東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

1.一種單相逆變器隨機(jī)PWM選擇性諧波消除方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、將逆變器輸出PWM電壓脈沖置于開關(guān)周期后側(cè)，簡(jiǎn)化逆變器開關(guān)周期T_n+1的計(jì)算公式，不再計(jì)算占空比D_n+1；

將PWM電壓脈沖置于開關(guān)周期后側(cè)；該P(yáng)WM電壓脈沖視為單相電壓型逆變器輸出電壓u_AB與逆變器直流側(cè)電壓V_dc之和，其中，V_dc為常數(shù)；如果該P(yáng)WM電壓脈沖頻譜中不含有特定次諧波頻率f₀，那么單相電壓型逆變器輸出電壓u_AB頻譜中也不含該次諧波；

所述PWM電壓脈沖第n周期表達(dá)式如下公式所示：

因此，該P(yáng)WM電壓脈沖的表達(dá)式如下公式所示：

其中，g_n(t)表示第n個(gè)脈沖周期的PWM電壓脈沖，g(t)表示PWM電壓脈沖，A代表PWM電壓脈沖的高電平，D_n為第n個(gè)周期的占空比，T_n為第n個(gè)脈沖的周期，t_n、t_n+1分別為第n個(gè)和第n+1個(gè)脈沖周期的起始時(shí)刻，N為PWM電壓脈沖的周期數(shù)；

對(duì)上述PWM電壓脈沖的表達(dá)式做傅里葉變換得：

其中，G(f)為脈沖序列g(shù)(t)的傅里葉變換，f為頻率，ω為角頻率，j表示傅里葉變換的虛部；

設(shè)定c(f₀)為上述傅里葉變換中實(shí)部和虛部的通用形式，如下公式所示：

其中，f₀為待消除諧波的頻率，為正弦sin()的初始相位角；

步驟2、在步驟1的基礎(chǔ)上，得到兩種進(jìn)行隨機(jī)PWM選擇性諧波消除的方法，并計(jì)算逆變器開關(guān)周期、有效隨機(jī)數(shù)k及其對(duì)應(yīng)開關(guān)頻率極值；

步驟3、選擇性消除諧波；首先確定待消除次諧波頻率f₀和逆變器瞬時(shí)開關(guān)頻率最大值f_max和最小值f_min，并根據(jù)預(yù)設(shè)的調(diào)制度M計(jì)算逆變器占空比的最大值D_max和最小值D_min，進(jìn)而計(jì)算得到隨機(jī)整數(shù)k的最大值k_max和最小值k_min，得出隨機(jī)整數(shù)k的取值范圍；在隨機(jī)整數(shù)k的取值范圍內(nèi)隨機(jī)選擇1個(gè)k值；將k、第n個(gè)脈沖的周期T_n和第n個(gè)周期的占空比D_n代入逆變器開關(guān)周期T_n+1的計(jì)算公式，計(jì)算下一開關(guān)周期值T_n+1；最后，通過對(duì)DSP中的比較寄存器賦值，生成PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而在RPWM控制中消除特定次諧波頻率f₀處的諧波。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相逆變器隨機(jī)PWM選擇性諧波消除方法，其特征在于：所述步驟2的具體方法為：

將PWM電壓脈沖的表達(dá)式代入c(f₀)的表達(dá)式得：

其中，m為PWM電壓脈沖的序列數(shù)；

在上述c(f₀)表達(dá)式基礎(chǔ)上，得到兩種隨機(jī)PWM選擇性諧波消除方法，具體為：

方法1：利用上述c(f₀)表達(dá)式求和項(xiàng)中的第m+e項(xiàng)的第二求和分項(xiàng)，抵消第m項(xiàng)的第一求和分項(xiàng)；利用第m+e+1項(xiàng)的第二求和分項(xiàng)，抵消第m+1項(xiàng)的第一求和分項(xiàng)；以此類推；其中，求和分項(xiàng)指的是c(f₀)表達(dá)式中每個(gè)脈沖的積分計(jì)算結(jié)果的其中一項(xiàng)，m為脈沖的序列數(shù)，e為正整數(shù)；

方法2：利用c(f₀)表達(dá)式求和項(xiàng)中的第m+e項(xiàng)的第一求和分項(xiàng)，抵消第m項(xiàng)的第二求和分項(xiàng)；利用第m+e+1項(xiàng)的第一求和分項(xiàng)，抵消第m+1項(xiàng)的第二求和分項(xiàng)；以此類推；

通過方法1對(duì)c(f₀)的計(jì)算公式進(jìn)行化簡(jiǎn)計(jì)算得到如下公式(6)-(9)：

其中，t_n+e+1為第n+e+1個(gè)脈沖周期的開始時(shí)刻，k為隨機(jī)整數(shù)，T_n+1、T_n+2分別為第n+1和第n+2個(gè)脈沖的周期；

利用T_n+1的計(jì)算公式，在給定待消除次諧波頻率f₀、占空比和開關(guān)周期極限值的前提下，得到隨機(jī)整數(shù)k的最大值k_max和最小值k_min，如下公式所示：

其中，D_max和D_min為占空比最大值和最小值；f_max和f_min為預(yù)先設(shè)定的逆變器瞬時(shí)開關(guān)頻率最大值和最小值；

則每一個(gè)k_min～k_max范圍之內(nèi)的正整數(shù)k所對(duì)應(yīng)的逆變器瞬時(shí)開關(guān)頻率的最大值f_kmax和最小值f_kmin如下公式所示：

式中，f_kmax和f_kmin為正整數(shù)k所對(duì)應(yīng)的逆變器開關(guān)頻率最大值和最小值；

由上述公式可知，隨機(jī)整數(shù)k與f_kmax和f_kmin呈反比，即逆變器的開關(guān)頻率隨著k的增大而降低或隨著k的減小而升高；

通過方法2對(duì)c(f₀)的計(jì)算公式進(jìn)行化簡(jiǎn)計(jì)算得到如下公式：

進(jìn)而得到隨機(jī)整數(shù)k的最大值k_max和最小值k_min，每一個(gè)k_min～k_max范圍之內(nèi)的正整數(shù)k所對(duì)應(yīng)的逆變器瞬時(shí)開關(guān)頻率的最大值f_kmax和最小值f_kmin，如下公式所示：