[发明专利]半周期三脉冲波低品质因数串联谐振型中频感应加热逆变控制方法

说明书

半周期三脉冲波低品质因数串联谐振型中频感应加热逆变控制方法，属于逆变器技术领域，为解决现有低品质因数的串联谐振型中频感应加热逆变系统存在谐波分量，会增加系统的热损耗，降低加热系统的电效率问题。该逆变控制方法的逆变电路采用SiC功率器件，逆变桥包括A相桥臂和B相桥臂，两个桥臂分别由IGBT模块构成，每个IGBT模块包括两个IGBT单元，采用半周期三脉冲波，通过调整半周期三脉冲波的相位，消去逆变系统的3次、5次和7次谐波。选取半周期三脉冲波的1/4周期处为时间坐标原点，对电压脉冲波进行傅里叶变换，将3次、5次、7次谐波消除条件作为约束条件求解超越方程，将解代入基波幅值公式。用于感应加热逆变系统。

技术领域

本发明涉及一种半周期三脉冲波低品质因数串联谐振型中频感应加热逆变控制方法，属于逆变器技术领域。

背景技术

感应加热逆变系统大多为方波逆变器。根据傅里叶变换可知，方波中含有大量高次谐波分量，这些谐波所具有的能量无法应用于加热做功，只能通过谐振槽路吸收。

负载串联谐振LCR电路虽然可以滤除负载高次谐波，但是串联谐振滤波作用仅在谐振系统品质因数较高时起作用，而一般情况下，为了满足感应加热电源调频调功的需要，系统谐振电路的品质因数不宜过高(Q值小于5)，中频电源更是如此。因此低品质因数的方波逆变器感应加热系统的高次谐波，会增加系统的热损耗，降低加热系统的电效率。

指定谐波消去脉冲宽度调制技术的本质是去除指定的高阶分量，通常用于电机拖动控制领域，但感应加热领域的SHEPWM技术的应用未见报道。这是因为感应加热与电力拖动相比有其特殊性，其特殊性体现在如下几个方面：1、基波的频带不同：电机逆变系统的基波频率通常在工频以下，即5Hz～50Hz；通常中频感应加热系统的基波频率在2kHz～10kHz之间，几乎为电机逆变系统的载波频率，高频率下，SHEPWM技术用传统方法很难实现；2、电机系统为3相：而感应加热为单相系统，3相系统在相平衡状态下，没有3n次谐波分量，而单相系统无此特点；3、电压波形不同：电机拖动系统的频率低，周期长，电机电枢上的电压波形是高频脉宽调制疏密波；传统感应加热逆变电压波形为方波，频率较高，周期短，因此指定消去的谐波的个数不会太多，否则实现困难；4、滤波方式不同：电机拖动系统直接将电压波形输入到电枢线圈中，利用定子、转子构成的机电耦合系统进行滤波；而感应加热系统利用串联或并联的谐振槽路进行滤波。

因此，低品质因数的串联谐振型中频感应加热逆变系统的谐波分量会增加系统的热损耗，降低加热系统的电效率。

发明内容

本发明目的是为了解决现有低品质因数的串联谐振型中频感应加热逆变系统存在谐波分量，会增加系统的热损耗，降低加热系统的电效率问题，提供了一种半周期三脉冲波低品质因数串联谐振型中频感应加热逆变控制方法。本发明所述半周期三脉冲波低品质因数串联谐振型中频感应加热逆变控制方法，

该逆变控制方法采用半周期三脉冲波，通过调整半周期三脉冲波的相位，消去逆变系统的3次谐波、5次谐波和7次谐波，其具体过程为：

选取半周期三脉冲波的1/4周期处为时间坐标原点，则电压脉冲波的傅里叶变换表示为：

其中：k表示谐波数，ω₁表示基波角频率；

谐波分量的幅值U_km为：

将U_km表达式展开：

其中，U_DC表示逆变器直流母线电压；

根据矩形波的对称性，逆变系统仅存在奇次谐波，因此k为奇数，即k＝1,3,5,…；

因此：