[发明专利]一种有源电力滤波器随机频率脉宽调制方法

说明书

技术领域

本发明属于有源电力滤波器随机脉宽调制技术领域，更为具体地讲，涉及一种有源电力滤波器随机频率脉宽调制方法。

背景技术

有源电力滤波器中广泛采用的是固定周期的PWM(Pulse Width Modulation)脉宽调制技术，将PWM脉冲映射到频域中就形成一系列含有离散频率分量的频谱，除了参考信号频率外，在开关频率和开关频率的整数倍附近会出现丰富的高次谐波，会导致电压和电流波形发生畸变，引起电磁干扰和电磁噪声问题。

目前，可以通过提高开关频率来解决此问题，在实际的操作中，虽然将开关频率提高到15KHz以上可以避开人耳听觉的敏感范围而达到降噪的效果，但开关频率的提高无疑将增加功率器件的损耗和死区对输出波形的影响，同时开关频率的提高还要受到硬件实现的限制。

还可以通过改变控制电路和程序，实现开关频率在一定的范围内随机均匀分布的变化。这种开关频率随机变化的脉宽调制技术称为随机开关频率脉宽调制技术。随机开关频率脉宽调制技术可以使有源电力滤波器输出电流和电压集中在开关频率和开关频率整数倍处的高次谐波在一个较宽范围内连续均匀分布而不影响基波分量，从而抑制了电磁干扰和改善系统电磁兼容性。

经初步检索，在中国发明专利《一种电力电子装置随机开关频率实现方法》(申请号201210083780.1)中，提出的一种随机开关频率脉宽调制实现方法中随机数的产生运算量大，占用资源多，工程化应用较难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有源电力滤波器随机频率脉宽调制方法，使有源电力滤波器的电磁辐射和电压电流谐波分量均匀的分布在一个较宽的频率范围内，易于实现和工程化。

为实现上述发明目的，本发明一种有源电力滤波器随机频率脉宽调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、在DSP中断周期interrupt_A内，采样有源电力滤波器负载电流i_L和补偿电流i_C；

(2)、谐波电流检测模块将步骤(1)采样的负载电流i_L进行离散傅立叶变换(DFT)得到指令电流

(3)、电流控制模块先将步骤(2)所述指令电流与步骤(1)所述补偿电流i_C作差，得到误差电流Δi_C，再将得到的误差电流Δi_C进行PI控制，得到控制量V；

(4)、载波周期计算模块从随机数列表中按查表方式依次调用预存的随机数R_i,R_i∈[-1,1],i＝1,2,…,n，n表示随机数列表中预存的随机数个数；其中，每个载波周期内仅调用一个随机数，当调用到第n随机数后再循环重新调用；载波周期计算模块再根据调用的随机数R_i，计算出当前的载波周期值C_k，k表示当前第k个载波周期，其计算公式为：

其中，f_S0表示随机开关频率的期望值，Δf表示随机开关频率的频带宽度；

(5)、将信号调制模块DSP中断周期interrupt_B时间设定为当前载波周期值C_k，在DSP中断周期interrupt_B内，以C_k为开关周期形成载波，以输入的控制量V为调制波，经信号调制模块生成随机SPWM波；

(6)、SPWM模块根据随机SPWM波得到对应的开关控制信号，再用该开关控制信号来控制三电平VSI的各个IGBT的开关通断。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明一种有源电力滤波器随机频率脉宽调制方法，通过预先存储一组符合要求的均匀分布随机数，然后再周期重复调用该组随机数，生成在一个较宽范围内均匀分布的开关频率，这样通过周期重复调用克服了要求存储空间大的缺点，易于实现和工程化，最终使有源电力滤波器的电磁辐射和电压电流谐波分量均匀分布在一个较宽的频率范围内。

同时，本发明一种有源电力滤波器随机频率脉宽调制方法还具有以下有益效果：

(1)、本发明采用数字方式实现脉宽调制随机PWM波，方法简单，计算量小，便于实现和工程化应用；

(2)、通过本发明处理后，使有源电力滤波器输出电压电流谐波分量均匀连续分布在一个较宽的频率范围内，有效减小电磁辐射和降低电磁噪声。

附图说明

图1是本发明有源电力滤波器随机频率脉宽调制方法的原理框图；

图2是一组随机数形成的周期变化的载波图；