一种三电平单相桥逆变器的特定消谐优化方法

摘要

本发明涉及一种三电平单相桥逆变器的特定消谐优化方法。本发明提出，可以将单相桥左右两桥臂的消谐角度统一考虑和计算，以消除更多高次谐波，达到更小的逆变器输出电压谐波畸变率。这种方法就是，在单相桥中，令左右两桥臂采用不同的开关角度，统一考虑整个单相桥输出电压的特定消谐，因而成倍地提高装置输出电压的谐波特性。

主权项

1.一种三电平单相桥逆变器的特定消谐优化方法，该方法通过在桥臂输出方波电压中设置特定消谐角度，以消除一定次数的谐波，在保证逆交器输出电压为奇函数和1/4周期对称的情况下，只需考虑1/4周波内的开关角度求解，记单桥臂的角度个数为N，其特征在于：在消除三倍频谐波的情况下采用如下步骤提高消谐次数：在单相桥中，令左右两桥臂采用不同的开关角度，统一考虑整个单相桥输出电压的特定消谐，从而构成2N个独立的方程，将谐波消除次数提高到4N-1次，具体求解步骤如下：第一步骤：写出单相桥输出电压的傅立叶级数展开表达式，表达式中包含2N个变量，即左桥臂的N个开关角度值和右桥臂的N个开关角度值。第二步骤：取出第一步骤表达式中的各次谐波系数，在3、5、7……4N-1次谐波上系数为0，定义调制比为傅立叶级数中的基波系数，令第一步骤表达式中的调制比为m，得到一个由2N个方程构成的非线性超越方程组；第三步骤：令左右两桥臂各自输出电压的调制比均为m/2，分别单独计算左右两桥臂在各自的调制比下的消谐开关角度；第四步骤：以第三步骤中计算得到的开关角度为初值，求解第二步骤中的非线性超越方程组，得到一组开关角度值；第五步骤：建立开关角度的优化模型如下：以左右桥臂各自输出电压的前2N-1次谐波幅值的平方和与左右桥臂输出电压的后2N-1次谐波幅值和的平方之和最小为目标函数，其中，某单次谐波幅值定义为单桥臂输出电压的傅立叶级数展开表达式中该次谐波的系数；第六步骤：优化模型的优化模型的限制条件如下：确保角度序列的合理性，并考虑到加入死区的影响，令角度升序排列，且相邻角度间相差不小于0.4度；确保优化后单相桥输出电压的调制比m保持不变；确保低频谐波特性，令11次以下的谐波畸变率小于0.1％；第七步骤：在第五步骤的优化模型和第六步骤的限制条件下，以第四步骤中得到的开关角度为初值重新求解第二步骤中的非线性超越方程组，得到了可用于实际工程中的左右桥臂开关角度。