基于三次諧波注入法的逆變器諧波抑制策略研究

李新君 伍鐵斌

摘要：詳細(xì)分析了三相電壓型SPWM逆變器輸出電壓諧波及其產(chǎn)生規(guī)律，并提出了一種基于三次諧波注入法的諧波抑制策略，該方法生成的SPWM波形是通過在正弦波上注入三次諧波而形成的，然后用這個(gè)SPWM波形控制開關(guān)器件的通斷從而使輸出電壓波形得以優(yōu)化。理論分析表明該方法在提高輸出電壓幅值，提高直流電壓利用率的同時(shí)，還可以降低輸出電壓的THD，仿真結(jié)果也證明了這種諧波抑制策略的正確性。

關(guān)鍵詞 逆變器；SPWM；三次諧波；抑制策略

中圖分類號(hào)：TP921 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）06-0201-03

1引言

正弦脈寬調(diào)制（SPWM）就是利用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化且與正弦波等效的PWM波形控制逆變電路中開關(guān)器件的開通和關(guān)斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所期望輸出的正弦波相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過改變調(diào)制波的幅值和頻率進(jìn)而改變逆變電路輸出電壓的幅值和頻率的技術(shù)。隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，SPWM逆變器也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。而SPWM逆變器的性能在很大程度上取決于輸出電壓中諧波的大小和多少，故有必要對(duì)SPWM逆變器所產(chǎn)生的諧波進(jìn)行詳細(xì)準(zhǔn)確的分析并采取有效的措施將其抑制。目前已有許多學(xué)者在諧波抑制領(lǐng)域進(jìn)行了大量的探索，且提出了很多行之有效的方法，如多電平消除諧波調(diào)制法，特定諧波消除脈沖調(diào)制法等。為了改善SPWM逆變器的工作性能，本文在借鑒國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，從工程應(yīng)用的角度提出了一種基于三次諧波注入法的諧波抑制策略，并應(yīng)用該方法對(duì)逆變器的輸出電壓諧波抑制效果進(jìn)行了較為詳盡的分析和仿真。

2 SPWM逆變器

三相橋式SPWM逆變電路主回路如圖1所示。其中逆變器的主回路為了保證能在較高的開關(guān)頻率下工作故一般采用高速開關(guān)元件。SPWM是工業(yè)應(yīng)用中較常采用的一種脈寬調(diào)制方法，實(shí)質(zhì)就是通過期望頻率的正弦調(diào)制波與特定的載波信號(hào)相比較而得到功率開關(guān)元件的開關(guān)信號(hào)。這樣可使得逆變器輸出期望頻率的正弦電壓波，并達(dá)到控制頻率和電壓及抑制諧波的目的。

3 SPWM逆變器諧波分析