[发明专利]一种基于CBPWM技术三相两电平逆变器的谐波定量计算方法

说明书

本发明公开了一种基于CBPWM技术三相两电平逆变器的谐波定量计算方法，包括基于傅里叶级数分析的方法，推导出了三相两电平逆变器的谐波计算公式；通过CBPWM的调制过程详细分析了死区时间对三相逆变器输出相电压波形的影响，推导出了死区附加谐波的计算公式，定量分析了死区对谐波幅值的影响，从理论上揭示了死区效应的谐波产生机理。本发明考虑到随着PWM技术的应用，逆变器易造成的谐波污染与谐波谐振等问题，提出基于傅里叶级数分析的CBPWM三相两电平逆变器谐波定量分析计算，能够定量计算逆变器输出相电压的谐波，满足推导过程简单，计算结果精确，谐波计算表达式简洁的要求。

技术领域

本发明涉及变流器控制与调制技术领域，具体为一种基于CBPWM(carrier basedpulse width modulation载波脉冲宽度调制)技术三相两电平逆变器的谐波定量计算方法。

背景技术

PWM逆变器的谐波分析在解决谐波污染与谐波谐振问题方面具有十分重要的意义。PWM技术的应用使得电压型逆变器具有电路简单、效率高、动态响应速度快等优势。但三相脉宽调制电压源逆变器所带来的谐波问题也会对并网电网和负载带来不利影响，而且可能引发谐波不稳定或者谐波谐振。

对于PWM变流器的谐波特性和死区效应分析方法已有很多种，双重傅里叶级数法、贝塞尔函数等均为PWM变流器的谐波分析提供了很好的技术支撑。但目前的分析算法均存在一定的局限性。双重傅里叶级数法，主要应用于三相变流器的谐波频谱分析，且此种方法分析较为复杂。基于贝塞尔函数的双重傅里叶级数分析方法虽然能够定量分析死区对电压谐波频谱的影响，但其推导过程与结果都很复杂，其关注重点是与开关频率相关的高次谐波。因此，推导更为简洁的谐波频谱表达式，进行死区效应的定量分析对于死区效应的抑制和滤波器的设计都具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对逆变器的谐波问题提出一种能够定量计算逆变器输出相电压的谐波，且推导过程简单，谐波计算表达式简洁的基于CBPWM技术三相两电平逆变器的谐波定量计算方法。技术方案如下：

一种基于CBPWM技术三相两电平逆变器的谐波定量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：无死区逆变器谐波计算

由两电平三相逆变器的拓扑结构，a相输出的对地相电压u_a的傅里叶级数分解为：

式中，傅里叶系数a_n和b_n为：

由于输出相电压为正负两个半周期的镜对称，则式(1)中的a相相电压u_a的函数f(ωt)满足：

f(ωt)＝-f(π+ωt) (4)

则有

由于直流分量为零,且波形正负两个半周期的镜对称，则有

令c＝cos(nωt)d(ωt)，

联立式(5)与式(6)可得：

a₀＝b₀＝0n为偶数 (10)

将式(9)分别代入式(7)和式(8)得：

式中，U_dc为逆变器直流侧电压，α_k表示第k个开关角；