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逆变器PWM谐波分析及谐波抑制方法研究

潘高强  
【摘要】: 随着电力电子技术进一步发展,PWM逆变器在各种电力电子装置中得到了广泛的应用。在高效节能的同时,谐波污染问题也日益严重。为了减小谐波污染和进一步节能降耗,已经提出了各种PWM控制技术来抑制谐波。本文在对PWM电压型逆变器进行谐波分析的基础上,对特定谐波消除技术进行了深入研究。 首先,根据PWM技术的基本原理与傅里叶级数理论,建立了正弦PWM逆变器和随机PWM逆变器输出电压波形的数学模型,并通过仿真对其数学模型进行谐波分析,得出其输出电压波形的谐波分布规律,为研究特定消谐技术提供了理论依据。 其次,根据特定消谐技术的基本原理,建立了特定消谐逆变器输出波形的数学模型。该数学模型为非线性超越方程组,在分析牛顿迭代法求解的基础上,提出了同伦算法,它具有在大范围内快速收敛和对迭代初值要求低等特性。求解过程是先用同伦算法对非线性超越方程组进行求解,再用牛顿迭代法求得精确解。通过与牛顿迭代法的比较,该算法具有计算速度快、收敛域宽、计算精度高等优点。 再次,通过分析开关角的分布规律和在硬件实现时所存在的问题,提出了省略开关角对和省略窄脉冲的优化策略。在不影响输出波形质量的前提下,以达到便于工程实现、减小功率开关管损耗、消除低次谐波的目的。 最后,对双极性的特定消谐逆变器进行仿真,对其电压波形及其频谱图进行了分析,验证了理论分析的正确性。根据上述研究制作了基于STC89C52RC单片机的硬件控制电路,编制了程序软件。通过对实验结果的分析,验证了采用同伦算法和牛顿迭代法相结合的新算法进行逆变器消谐模型的求解,具有收敛范围宽、收敛速度快等显著优点。


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