[发明专利]随机空间矢量PWM定制参数的优化方法

说明书

技术领域

本发明属于交流变频技术领域，具体涉及一种随机空间矢量PWM定制参数的优化方法。

背景技术

如图1所示的逆变器及随机空间矢量PWM(SVPWM)技术可以实现将直流电转换为频率与幅值可变的交流电，因此，它们得到了广泛的应用。SVPWM技术采用的策略可以分为确定性SVPWM策略与随机SVPWM策略两大类。它们都是按照 “伏—秒平衡”时间平均等效的原理工作，逆变器输出中除了正弦的基波外，还包含大量的谐波，谐波带来了损耗、电磁辐射等问题。这些谐波不可避免，但是确定性SVPWM策略与随机SVPWM策略的谐波特性差异非常大、实现的难度差异也很大。确定性SVPWM策略下逆变器输出的集簇谐波在开关频率的整数倍附近具有大的幅值，但是实现起来相对容易；而随机SVPWM策略可以极大地削弱确定性SVPWM策略集簇谐波处大的幅值，能极大地改善谐波性能，但一些随机SVPWM策略实现起来复杂。这就需要将一些实现起来复杂的随机SVPWM策略等效转化为实现起来简单的随机SVPWM策略。再者，根据工程应用中对逆变器输出谐波频谱的要求反向确定随机SVPWM策略的控制参数，即频谱定制。这将具有更加重要的应用价值；同时，也为新随机SVPWM策略的研发提供强大的工具。

应用SVPWM技术的很多系统普遍采用了数字信号处理器/微控制器芯片，是通过程序的方式实现SVPWM的随机化。随机化通常体现为随机变量，随机变量的个数取决于随机SVPWM策略中随机因素的个数，如随机开关频率SVPWM策略中，只有代表开关频率/周期的一个随机变量。此时，随机化不是绝对的随机，随机变量在控制程序中体现为伪随机数，通常是通过迭代公式实时计算随机数，或者事先产生的随机数存储于控制系统的存储器中供控制程序运行时调用。

这些伪随机数是随机SVPWM控制变量的具体体现，通过调控这些伪随机数就可以控制逆变器输出的谐波频谱。这些伪随机数的维数以及序列的长度都是逆变器输出谐波定制中需要确定的参数，即定制参数。如果随机数序列中随机数的个数或维数太少，则无法能得到需要定制的频谱；如果太多，则定制参数的确定十分困难。这主要是由于逆变器输出中包含了大量的谐波，导致定制参数确定时公式复杂；采用优化算法时，目标函数严重非线性，加上维数很高，需要大量迭代才能确定，常常优化失败。

发明内容

针对随机空间矢量PWM(SVPWM)策略下逆变器输出谐波频谱定制过程中，定制参数确定起来困难、常常优化失败等技术问题，本发明的目的在于提供一种随机SVPWM定制参数的优化方法，以解决上述问题。

本发明所采用的技术方案如下所描述：

一种随机空间矢量PWM定制参数的优化方法，根据待定制的谐波频谱中谐波幅值的大小，动态地将谐波分为大幅值谐波部分与小幅值谐波部分，所述大幅值谐波部分参与定制参数的优化求解，所述小幅值谐波部分不参与所述定制参数的优化求解，不断增加所述大幅值谐波部分谐波的项数，同时减小所述小幅值谐波部分谐波的项数，前一次优化得到的所述定制参数的结果作为下一次优化的初始值，直到所述大幅值谐波部分包含所述待定制的谐波频谱中的所有谐波。

进一步，本发明提供的随机空间矢量PWM定制参数的优化方法，包括如下步骤：

S1：按照幅值的大小将所述待定制的谐波频谱中包含的谐波进行排序，得到幅值从大到小的顺序谐波序列H₁、H₂、H₃、…、H_N，其中N为谐波的总个数；

S2：设定谐波幅值误差限dH，根据所述谐波幅值误差限dH，将所述顺序谐波序列H₁、H₂、H₃、…、H_N分为顺序谐波组GH₁、GH₂、GH₃、…、GH_K，分组前后保持所述顺序谐波序列中各次谐波的顺序不变，每组包含的谐波个数分别为S₁、S₂、S₃、…、S_·，每组中谐波幅值之差不超过所述谐波幅值误差限dH，其中K为分组的总个数；