[发明专利]一种基于SHEPWM的优化控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统柔性输配电技术领域，具体涉及一种基于SHEPWM的优化控制方法。

背景技术

智能电网和新能源的大力发展，使得脉宽调制控制的电力电子技术得到了大力的发展，在高电压大功率应用场合，受到器件本身散热的限制，功率器件的开关频率不能很高。而在这些场合，效率又尤其被看重，因此输出谐波又不能太大。所以一方面要降低单个器件上的开关频率，另一方面又要降低整体输出的谐波含量。而有两种技术可以帮助实现上述目标：1）多电平技术；2）SHEPWM（选择性谐波消除脉宽调制技术）。

多电平技术从电路拓扑结构入手，使输出波形为阶梯波，与传统两电平电路相比，能够减少输出谐波畸变，不用或者只需要用很小的输出滤波器，可以用低压器件实现高压大容量输出，效率得到提高。随着输出电平数的增加，输出的谐波会越来越小，但是使用的器件也会越来越多，而且使得控制变得复杂，系统的稳定性降低，因此要根据特定的应用场合确定相应的电平数。

选择性谐波消除脉宽调制SHEPWM（Selective Harmonic Elimination Pulse WidthModulation），该PWM技术相比于其他PWM调制技术（如SPWM，SVPWM），功率器件的开关频率更低，输出的波形质量更好，电压利用率更高，而且可以对特定谐波进行特定优化。但是这种PWM技术的缺点就是，虽然消除了指定的低次谐波，但是对未指定的高次谐波缺乏控制，使得前几个未指定的高次谐波的含量变得很大，而消除这些谐波又需要设计特定的滤波电路。

传统SHEPWM虽然消除了部分谐波分量，但是对剩余谐波分量缺乏控制，导致其谐波含量很大，而滤除这样的谐波需要较大容量的滤波器，且造成较大谐波损耗。传统SHEPWM迫使所有受控谐波的幅值为零，但使得剩余谐波某些分量幅值相对过高，导致滤波器的容量、体积和损耗增加。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于SHEPWM的优化控制方法，结合滤波器的幅频特性，通过优化目标函数，获得最有利的受控谐波的幅值大小值，以改善SHEPWM波形的谐波分布情况，降低剩余谐波的幅值，并使得其总谐波含量减小，受控谐波分量一个很小的幅值变化可以对输出电压的谐波分布造成较大影响，合适的变动可以降低传统SHEPWM方法的剩余谐波分量的幅值，甚至消除某些比较大的剩余谐波。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

提供一种基于SHEPWM的优化控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：列写基波和各次受控谐波的幅值表达式；

步骤2：确定基波和各次受控谐波的幅值；

步骤3：获得开关角度。

所述步骤1中，期望输出方波的傅里叶表达式为：

F(ωt)=Σi=1∞(aisiniωt+bicosiωt)---(1)]]>

各次谐波的幅值α_i和b_i，由于对称性则有