CN112311365A - 一种单相低电压谐波的spmw控制方法 - Google Patents

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丁志林
卜文萍
蔡兴
封淑玲
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明专利提供一种单相给定SPWM降低电压谐波的控制方法。本发明通过给定路径的正弦波形式，通过负载输出电压波形与给定正弦波的比较后经过滞环比较器的定义确定其高低电平作为脉冲驱动信号。负载电压的输出波形与给定SPWM预设信号基本一致，仅存在由于运行过程中的滞环信号引起的少部分谐波，这与传统的SPWM由于开关器件在高频开关状态而导致的大量谐波有明显改善，其谐波含量呈现大幅度降低。再者，因为在控制过程中滞环参数的选定可以对谐波进行一定程度的控制，可以为电路的可控性提供便利。

Description

一种单相低电压谐波的SPMW控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子与电力传动领域，尤其涉及一种单相低电压谐波的SPMW控制方法。
背景技术
通常情况，正弦电压施加在线性无源元件电阻、电感及电容上时，其电流及电压分别为比例、积分和微分关系，输出仍然为同频率的正弦波。但是，如果当正弦电压施加在非线性电路负载上时候，电流就会因为负载的相角问题变为非正弦波，非正弦波电流在电网阻抗运行中会产生电压降落，造成的后果是电压波形也会变为非正弦波。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种单相低电压谐波的SPMW控制方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明采用的技术方案是：一种单相低电压谐波的SPMW控制方法，其特征在于：通过给定路径的正弦波形式；通过负载输出电压波形与给定正弦波的比较后经过滞环比较器的定义确定其高低电平作为脉冲驱动信号；负载电压的输出波形与给定SPWM预设信号基本一致，仅存在由于运行过程中的滞环信号引起的少部分谐波。
进一步的，给定路径的正弦波需要通过系数计算得到准确值，使其谐波含量减少。
进一步的，所述电压通过给定轨道的电压波形与实际反馈电压进行比较，通过高分辨率载波识别与滞环相连。
进一步的，所述电压的输出波形信号会因为滞环的影响存在一定含量的残余谐波，这与系统的扫描精度存在联系。
本发明提供一种单相给定SPWM降低电压谐波的控制方法。本发明通过给定路径的正弦波形式，通过负载输出电压波形与给定正弦波的比较后经过滞环比较器的定义确定其高低电平作为脉冲驱动信号。
附图说明
图1是给定滞环及等效波形示意图；
图2是单相逆变电路原理结构图；
图3是低电压谐波SPWM控制方法实现框图；
图4是低电压谐波仿真控制模块示意图；
图5是低电压谐波电路仿真结构图；
图6是负载输出波形图；
图7是负载电压波形及其谐波频谱分析；
图8是经过电压滞环比较器处理前后比较波形及脉冲。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
通过给定路径的正弦波形式，通过负载输出电压波形与给定正弦波的比较后经过滞环比较器的定义确定其高低电平作为脉冲驱动信号。负载电压的输出波形与给定SPWM预设信号基本一致，仅存在由于运行过程中的滞环信号引起的少部分谐波，这与传统的SPWM由于开关器件在高频开关状态而导致的大量谐波有明显改善，其谐波含量呈现大幅度降低。再者，因为在控制过程中滞环参数的选定可以对谐波进行一定程度的控制，可以为电路的可控性提供便利。
在给定脉冲过程中其高低电平的定义为：
Figure RE-GDA0002187466080000031
电压跟踪滞环参数的设定如下：
Figure RE-GDA0002187466080000032
式中△u根据负载情况决定其取值大小，△u越小，则负载的谐波含量越低。
在数学理论中，对于周期为T＝2π/w的非正弦电压u(wt)，一般其满足狄利克雷条件，可通过分解得到其傅立叶级数方程：
Figure RE-GDA0002187466080000033
式中：
Figure RE-GDA0002187466080000034
或者：
Figure RE-GDA0002187466080000035
式中：cn、
Figure RE-GDA0002187466080000036
和an、bn的关系为
Figure RE-GDA0002187466080000041
对于(3)、(4)式中的傅立叶级数中，频率与工频相同的分量称为基波(Fundamental)，频率为基波频率整数倍(大于1)的分量称为谐波，谐波次数为谐波频率和基波频率的整数比。
对于n次谐波电压含有率定义HRUn(Harmonic Ratio)表示：
Figure RE-GDA0002187466080000042
式中：Un为第n次谐波电流有效值；U1为基波电流有效值。
电压谐波总畸变率THDU(Total Harmonic Distortion)定义为：
Figure RE-GDA0002187466080000043
SPWM控制技术对于电力电子的调压有重要作用，传统的SPWM控制技术主要是对脉冲信号进行控制，采用高频控制方式调制，对于负载的输出谐波抑制作用不强，并且如果谐波含量过大需要对系统的负载端进行滤波处理，电路较为复杂。本发明专利将SPWM技术波形拟合在输出端，通过预设定波形的选取及滞环控制器的波形区间控制，可以准确控制输出电压的波形。
本发明采用低电压谐波的SPWM控制方法的实施参数如表1所示：
表1 SPWM控制方法变量及参数值
Figure RE-GDA0002187466080000044
Figure RE-GDA0002187466080000051
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种单相低电压谐波的SPMW控制方法，其特征在于：通过给定路径的正弦波形式；通过负载输出电压波形与给定正弦波的比较后经过滞环比较器的定义确定其高低电平作为脉冲驱动信号；负载电压的输出波形与给定SPWM预设信号基本一致，仅存在由于运行过程中的滞环信号引起的少部分谐波。
2.如权利要求1所述低电压谐波的SPWM控制，其特征在于：给定路径的正弦波需要通过系数计算得到准确值，使其谐波含量减少。
3.如权利要求1所述低电压谐波的SPWM控制，其特征在于：所述电压通过给定轨道的电压波形与实际反馈电压进行比较，通过高分辨率载波识别与滞环相连。
4.如权利要求1所述低电压谐波的SPWM控制，其特征在于：所述电压的输出波形信号会因为滞环的影响存在一定含量的残余谐波，这与系统的扫描精度存在联系。
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