[发明专利]单相逆变器随机PWM选择性谐波消除方法

权利要求书

1.一种单相逆变器随机PWM选择性谐波消除方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、将逆变器输出PWM电压脉冲置于开关周期后侧，简化逆变器开关周期T_n+1的计算公式，不再计算占空比D_n+1；

将PWM电压脉冲置于开关周期后侧；该PWM电压脉冲视为单相电压型逆变器输出电压u_AB与逆变器直流侧电压V_dc之和，其中，V_dc为常数；如果该PWM电压脉冲频谱中不含有特定次谐波频率f₀，那么单相电压型逆变器输出电压u_AB频谱中也不含该次谐波；

所述PWM电压脉冲第n周期表达式如下公式所示：

因此，该PWM电压脉冲的表达式如下公式所示：

其中，g_n(t)表示第n个脉冲周期的PWM电压脉冲，g(t)表示PWM电压脉冲，A代表PWM电压脉冲的高电平，D_n为第n个周期的占空比，T_n为第n个脉冲的周期，t_n、t_n+1分别为第n个和第n+1个脉冲周期的起始时刻，N为PWM电压脉冲的周期数；

对上述PWM电压脉冲的表达式做傅里叶变换得：

其中，G(f)为脉冲序列g(t)的傅里叶变换，f为频率，ω为角频率，j表示傅里叶变换的虚部；

设定c(f₀)为上述傅里叶变换中实部和虚部的通用形式，如下公式所示：

其中，f₀为待消除谐波的频率，为正弦sin()的初始相位角；

步骤2、在步骤1的基础上，得到两种进行随机PWM选择性谐波消除的方法，并计算逆变器开关周期、有效随机数k及其对应开关频率极值；

步骤3、选择性消除谐波；首先确定待消除次谐波频率f₀和逆变器瞬时开关频率最大值f_max和最小值f_min，并根据预设的调制度M计算逆变器占空比的最大值D_max和最小值D_min，进而计算得到随机整数k的最大值k_max和最小值k_min，得出随机整数k的取值范围；在随机整数k的取值范围内随机选择1个k值；将k、第n个脉冲的周期T_n和第n个周期的占空比D_n代入逆变器开关周期T_n+1的计算公式，计算下一开关周期值T_n+1；最后，通过对DSP中的比较寄存器赋值，生成PWM驱动信号，从而在RPWM控制中消除特定次谐波频率f₀处的谐波。

2.根据权利要求1所述的单相逆变器随机PWM选择性谐波消除方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：

将PWM电压脉冲的表达式代入c(f₀)的表达式得：

其中，m为PWM电压脉冲的序列数；

在上述c(f₀)表达式基础上，得到两种随机PWM选择性谐波消除方法，具体为：

方法1：利用上述c(f₀)表达式求和项中的第m+e项的第二求和分项，抵消第m项的第一求和分项；利用第m+e+1项的第二求和分项，抵消第m+1项的第一求和分项；以此类推；其中，求和分项指的是c(f₀)表达式中每个脉冲的积分计算结果的其中一项，m为脉冲的序列数，e为正整数；

方法2：利用c(f₀)表达式求和项中的第m+e项的第一求和分项，抵消第m项的第二求和分项；利用第m+e+1项的第一求和分项，抵消第m+1项的第二求和分项；以此类推；

通过方法1对c(f₀)的计算公式进行化简计算得到如下公式(6)-(9)：

其中，t_n+e+1为第n+e+1个脉冲周期的开始时刻，k为随机整数，T_n+1、T_n+2分别为第n+1和第n+2个脉冲的周期；

利用T_n+1的计算公式，在给定待消除次谐波频率f₀、占空比和开关周期极限值的前提下，得到随机整数k的最大值k_max和最小值k_min，如下公式所示：

其中，D_max和D_min为占空比最大值和最小值；f_max和f_min为预先设定的逆变器瞬时开关频率最大值和最小值；

则每一个k_min～k_max范围之内的正整数k所对应的逆变器瞬时开关频率的最大值f_kmax和最小值f_kmin如下公式所示：

式中，f_kmax和f_kmin为正整数k所对应的逆变器开关频率最大值和最小值；

由上述公式可知，随机整数k与f_kmax和f_kmin呈反比，即逆变器的开关频率随着k的增大而降低或随着k的减小而升高；

通过方法2对c(f₀)的计算公式进行化简计算得到如下公式：

进而得到随机整数k的最大值k_max和最小值k_min，每一个k_min～k_max范围之内的正整数k所对应的逆变器瞬时开关频率的最大值f_kmax和最小值f_kmin，如下公式所示：