SPWM的谐波分析及其抑制方法研究

..目录摘要................................................................IAbstract...........................................................II第一章绪论.......................................................11.1.课题背景及研究意义..........................................11.1.1课题背景...............................................11.1.2课题的意义.............................................21.2国内外PWM逆变器谐波抑制技术的研究现状......................31.2.1正弦PWM技术..........................................31.2.2随机PWM技术..........................................41.2.3优化PWM技术..........................................41.3课题的来源及主要研究内容....................................5第二章单相SPWM逆变器输出电压谐波分析..............................62.1谐波分析的必要性.............................................62.2单极性SPWM逆变器输出电压谐波分析............................62.2.1MATLAB/simulink建模仿真...............................62.2.2输出电压的谐波分析.....................................92.3双极性SPWM逆变器输出电压谐波分析...........................112.3.1MATLAB/simulink建模仿真..............................112.3.2输出电压的谐波分析....................................132.4单极性倍频SPWM逆变器输出电压谐波分析.......................152.4.1MATLAB/simulink建模仿真..............................152.4.2输出电压的谐波分析....................................172.5本章小结....................................................20第三章SPWM逆变器谐波抑制方法研究................................213.1改变载波比法...............................................21..3.1.1理论基础..............................................213.1.2仿真结果..............................................223.2注入适当的谐波法...........................................243.2.1理论基础..............................................243.2.2仿真结果..............................................253.3低通滤波器法...............................................293.3.1巴特沃思型滤波器参数设计..............................303.3.2设计实例..............................................313.3.3仿真结果..............................................323.4其他抑制谐波的方法.........................................333.5本章总结....................................................34第四章总结.......................................................35致谢...............................................................36参考文献...........................................................37文献综述...........................................................39..摘要随着电力电子器件的迅速发展，PWM逆变器越来越广泛的应用在交流变频调速系统、中频电源及其他各种电力电子装置中得到了，它所产生的谐波对外界的危害亦日益严重。本文主要研究单相SPWM逆变器输出电压谐波及抑制谐波的方法并为单相单极性倍频SPWM逆变器设计合适的滤波器。首先，根据SPWM原理和傅里叶级数理论，建立了SPWM逆变器输出电压的数学模型，分析SPWM逆变器输出电压和谐波的特点。然后，研究在三种不同载波控制方式下的输出电压中所含的谐波特点。其次选择可以有效抑制单相SPWM逆变器输出电压谐波的方法。最后针对单相单极性倍频SPWM逆变器设计一个合适它的滤波器。研究表明，不同在载波控制方式、载波比、调制比这些因素都影响着单相SPWM逆变器输出电压的谐波含量及分布；选择合适的载波比和注入适量的谐波这两方法都可以不同程度上抑制输出电压的谐波，但这两种方法都有一定的局限性；利用巴特沃思型滤波器参数设计可以很好的滤除单极性倍频SPWM逆变器输出电压中的高次谐波，使输出电压波形平滑且很接近正弦波。关键词：SPWM逆变器，谐波分析，谐波抑制，滤波器..AbstractWiththerapiddevelopmentofpowerelectronicdevices,PWMinverterismorewidelyusedintheACfrequencycontrolsystem,frequencypowersupply,andvariousotherpowerelectronicdeviceshasbeen,itgeneratesharmonicsonthedangersoftheoutsideworldisalsobecomingincreasinglyserious.ThispaperstEdiesthesingle-phaseSPWMinverteroutputvoltageharmonicsandharmonicsuppressionmethodforsingle-phaseunipolarSPWMfrequencyinverterdesignsuitablefilter.First,accordingtotheprincipleandtheFourierseriesSPWMtheory,theinverteroutputvoltageSPWMmathematicalmodeltoanalyzeSPWMinverteroutputvoltageandharmoniccharacteristics.Then,stEdythethreedifferentcarriercontrolofunderwayoutputvoltageofcontainedintheharmonicsfeatures.Secondlyselectioncanbeeffectivelyinhibitthesingle-phaseSPWMInverteroutputvoltageharmonicsapproach.Secondchoicecaneffectivelyinhibitthesingle-phaseSPWMinverteroutputvoltageharmonicapproach.Finallymultiplierforsingle-phaseunipolarSPWMinverterdesignasuitablefilterit..StEdieshaveshownthatdifferentcontrolmodesofthecarrier,thecarrierratio,modulationratioofthesefactorsaffectthesingle-phaseSPWMinverteroutputvoltageharmoniccontentanddistribution;choosetherightcarrierratioandtheamountofharmonicsinjectedtwomethodscanbevaryingdegrees,theoutputvoltageharmonicsuppression,butbothmethodshavesomelimitations;utilizationButterworthtypefilterdesignparameterscanbewellfilteredunipolarSPWMinverteroutputvoltagedoublerinhigherharmonics,theoutputvoltagewaveformissmoothandveryclosetothesinewave.Keywords:SPWMinverter，HarmonicAnalysis，Harmonicsuppression，..Filter..第一章绪论1.1.课题背景及研究意义1.1.1课题背景1）PWM技术脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、正弦PWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。随着逆变器在交流转动、UPS电源和有源滤波器中等的广泛应用，以及高速全控开关器件的大量出现，PWM技术已成为逆变技术的核心，因为受到人们的高度重视，尤其是近几年，微处理器应用与PWM技术和实现数字画控制之后，更是花样翻新，到目前为止仍有新的PWM方式在不断出现。2）PWM逆变器及其应用随着微电子学、电力电子技术、自动控制理论等相关学科的发展，采用脉冲宽度调制技术的逆变器已经作为现代电力电子技术中最基本装置之一。因为其优良的性能使得PWM技术成为了逆变器的主要控制技术并且