[发明专利]全周期无波形对称特点的选择性谐波消除脉宽调制方法

摘要

本发明涉及一种全周期无波形对称特点的选择性谐波消除脉宽调制方法，该方法包括以下步骤：产生逆变器输出理想波形并对其进行傅里叶分析，确定该理想波形的直流分量和傅里叶系数；令双极性SHEPWM波与逆变器输出理想波形的基波及各次受控谐波的傅里叶系数和直流分量分别相等得到的非线性方程组，利用该非线性方程组求解即得到一组开关角度；利用得到开关角度控制逆变器功率器件的导通与关断，便可实现逆变器输出信号的直流分量、基波及各次受控谐波幅值及相位的精确控制。本发明取消了逆变器相电压输出波形为1/2周期或1/4周期对称约束条件，通过精确控制逆变器输出波形直流分量、基波及各次受控谐波的幅值和相位，能够获得满足输出分量要求的波形。

主权项

1.一种全周期无波形对称特点的选择性谐波消除脉宽调制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：产生逆变器输出理想波形y(t)，并对其进行傅里叶分析，得到傅里叶级数F(ωt)；其中，i表示基波及各次受控谐波次数；b0表示直流分量；Ai表示基波及各次受控谐波幅值；θi表示基波及各次受控谐波的相位；ai、bi、Ai、θi有如下关系：其中ai、bi分别为逆变器输出的理想波形y(t)的傅里叶系数；步骤2：根据式(3)确定逆变器输出的理想波形y(t)的直流分量b0；其中T为逆变器输出理想波形y(t)的周期；步骤3：根据式(4)确定逆变器输出理想波形y(t)的基波及各次受控谐波的幅值Ai；步骤4：根据式(5)确定逆变器输出理想波形y(t)的基波及各次受控谐波的相位θi；步骤5：利用Ai、θi计算逆变器输出理想波形y(t)的傅里叶系数ai和bi，ai＝Ai cosθ，bi＝Ai sinθi；步骤6：令双极性SHEPWM波的基波及各次受控谐波的傅里叶系数aj、bj和直流分量b0'分别与逆变器输出理想波形的傅里叶系数ai、bi和直流分量b0相等，得到非线性方程组(9)；其中，双极性SHEPWM波y(ωt)的基波及各次受控谐波的傅里叶系数aj、bj和直流分量b0'如下：式中，Ud为逆变器输入直流电压；N为全周期内开关角度的个数；αk(k＝1,2,…N)为开关角度；令双极性SHEPWM波的基波及各次受控谐波的傅里叶系数aj、bj和直流分量b0'分别与逆变器输出理想波形的傅里叶系数ai、bi和直流分量b0相等，得到非线性方程组(9)：步骤7：变换非线性方程组(9)得到非线性方程组(10)：令：f(α)＝[f1(α) f2(α) … fN(α)]T；α＝[α1 α2 … αN]T步骤8：求解非线性方程组(10)的Jacobi矩阵；步骤9：初始化参数λ：λ∈[0,1]；步骤10：根据式(12)、(13)、(14)、(15)进行迭代运算，获得开关角度αm+2：αm+1＝αm+λdαm   (12)f(αm+1)＝[f1(αm+1) f2(αm+1) … fN(αm+1)]T   (15)迭代初始条件如下：通过一个周期的逆变器输出理想波形y(t)与三角波比较得到一组时间点，把该组时间点转换为一组角度值得到α^m的初始值α⁰，即每迭代一次判断dα^m+1是否收敛到规定值，是则根据式(12)计算α^m+2，将其中的作为双极性SHEPWM波的开关角度输出，否则将m加1后再进行下一次迭代运算，直至dα^m+1收敛到规定值。