一种单相低电流谐波的SPMW控制方法

摘要

本发明专利提供一种单相给定SPWM降低电流谐波的控制方法。本发明通过给定路径的正弦波形式，通过负载输出电流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。负载电流的输出波形与给定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。

说明书

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流谐波的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流谐波的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；通过负载输出电流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；负载电流的输出波形与给定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，所述电流通过给定轨道的电流波形与实际反馈电流进行比较，通过高分辨率载波识别与滞环相连。

进一步的，所述电流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降低电流谐波的控制方法，通过给定路径的正弦波形式，通过负载输出电流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。负载电流的输出波形与给定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。

附图说明

图1是给定滞环及等效波形示意图；

图2是单相逆变电路电流环路控制原理结构图；

图3是低电流谐波SPWM控制方法实现框图；

图4是低电流谐波仿真控制模块示意图；

图5是低电流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是经过电流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。

在给定脉冲过程中其高低电平的定义为：

电流跟踪滞环参数的设定如下：

式中△i根据负载情况决定其取值大小，△i越小，则负载的谐波含量越低。

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。而在数学理论中，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：

式中：

或者：

式中：c

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次谐波电流含有率定义HRIn(Harmonic Ratio)表示：

式中：In为第n次谐波电流有效值；I1为基波电流有效值。

电流谐波总畸变率THDi(Total Harmonic Distortion)定义为：

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流的波形。

本发明采用低电流谐波的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

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。