[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(kāi)（公告）號(hào): CN113241935B
• 公開(kāi)（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(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

本發(fā)明提供一種單相逆變器隨機(jī)PWM選擇性諧波消除方法，涉及單相逆變器脈寬調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域。該方法將PWM電壓脈沖置于開(kāi)關(guān)周期后側(cè)，從而簡(jiǎn)化了開(kāi)關(guān)周期T_n+1的計(jì)算公式，不再需要計(jì)算占空比D_n+1，解決了參數(shù)T_n+1與D_n+1相互制約的矛盾；在此基礎(chǔ)上，歸納出2種隨機(jī)PWM選擇性諧波消除方法思路，并推導(dǎo)出開(kāi)關(guān)周期、有效隨機(jī)數(shù)k及其對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)頻率極值的通用公式。該方法可以在不加數(shù)字濾波器的情況下實(shí)現(xiàn)逆變器輸出電壓頻譜整形，具有算法簡(jiǎn)單、計(jì)算量小、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及單相逆變器脈寬調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單相逆變器隨機(jī)PWM選擇性諧波消除方法。

背景技術(shù)

隨機(jī)脈沖寬度調(diào)制(Random Pulse Width Modulation,RPWM)策略是抑制電力電子變換器電磁干擾，以及負(fù)載電磁振動(dòng)和噪聲的一種有效方法。如圖1所示，根據(jù)脈沖位置的隨機(jī)性可將RPWM分為：隨機(jī)超前滯后、隨機(jī)零矢量分布調(diào)制、脈沖中心隨機(jī)位移、隨機(jī)脈沖位置調(diào)制、隨機(jī)移相脈寬調(diào)制、可變延時(shí)隨機(jī)脈寬調(diào)制、不對(duì)稱載波隨機(jī)脈寬調(diào)制、單獨(dú)隨機(jī)脈沖位置和基于分形空間矢量調(diào)制等。但傳統(tǒng)RPWM策略只能將功率譜中的諧波功率峰值均勻分散在一定頻率范圍內(nèi)，不能有選擇性的抑制特殊次諧波；例如，電機(jī)等負(fù)載的共振頻率。

為了在RPWM策略中實(shí)現(xiàn)單相逆變器輸出電壓頻譜整形，可以利用低通濾波器和帶通濾波器降低指定頻率范圍內(nèi)的諧波功率，但該類方法相對(duì)復(fù)雜，低通和帶通數(shù)字濾波器計(jì)算量較大；而且指定頻率范圍內(nèi)的諧波并沒(méi)有被完全消除，只是在隨機(jī)擴(kuò)頻過(guò)程中避開(kāi)該頻率段，即該頻段內(nèi)諧波含量?jī)H在原有基礎(chǔ)上沒(méi)有再增加而已。

文獻(xiàn)“三相逆變器隨機(jī)空間矢量脈寬調(diào)制選擇性電壓諧波消除方法”提出一種隨機(jī)PWM選擇性諧波消除方法，是在逆變器輸出電壓的傅里葉級(jí)數(shù)中，利用前后項(xiàng)相互抵消的方式，選擇性消除特定次頻率諧波；理論上可以完全消除特定次諧波。該思路是在隨機(jī)PWM策略中實(shí)現(xiàn)選擇性電壓諧波消除，主要針對(duì)高次諧波；而常見(jiàn)的SHEPWM主要針對(duì)5,7次等低次諧波，兩者并不屬于同一類方法。但該方法中開(kāi)關(guān)周期T_n+1的計(jì)算公式比較復(fù)雜；而且需要首先計(jì)算占空比D_n+1。由于D_n+1按下一開(kāi)關(guān)周期中點(diǎn)位置時(shí)刻計(jì)算，導(dǎo)致T_n+1與D_n+1互為條件，從而為該方法的具體實(shí)現(xiàn)帶來(lái)困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種單相逆變器隨機(jī)PWM選擇性諧波消除方法，在實(shí)現(xiàn)單相逆變器隨機(jī)PWM策略基本功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定次諧波的選擇性消除。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：?jiǎn)蜗嗄孀兤麟S機(jī)PWM選擇性諧波消除方法，包括以下步驟：

步驟1、將逆變器輸出PWM電壓脈沖置于開(kāi)關(guān)周期后側(cè)，簡(jiǎn)化逆變器開(kāi)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(kāi)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：