spwm谐波分析_谐波是什么_电网谐波检测

电脑杂谈  发布时间:2017-02-02 19:16:08  来源:网络整理

电网谐波检测_spwm谐波分析_谐波是什么

从逆变器诞生之日起人们就把改善输出波形,消除谐波,提高波形质量作为一项重要的研究内容,所以对spwm波形的谐波分析有着十分重要的意义[1]。对于实时计算的pwm控制方法常常需要建立数学模型,较为常用的是采样型的spwm法。文[2]指出,在对正弦波进行调制时,采用三角波作为载波比用锯齿波产生更少的谐波分量,自然采样spwm法就是通过正弦波与三角波的比较来决定开关点的位置,原理简单易于用模拟电路实现,但由于其开关模式不能用显式表达,难以用微机实现实时控制,因此发展了规则采样法。

本文给出了一种基于dsp的对称规则spwm生成法——开关点预置算法,开关点预置最优spwm控制波形的确定是以输出thd性能指标最为优化目标,在同样开关频率的前提条件下,从所有可能的开关控制波形中唯一地筛选出来的,因此所选取的开关控制波形即为同样开关频率下所有spwm控制波形中最优的选择,以此来控制逆变桥开关,其最终输出正弦信号也必然地具有最优性。

2.对称规则spwm波的生成

自然取样法的主要问题是spwm波形每一个脉冲的起始和结束时刻ta和tb对于三角载波的中心线不对称,因而求解困难[3]。工程上实用的方法要求计算简单,误差不是很大,因此对自然取样法进行一些近似处理,得出了各种规则采样方法。

规则采样法是波形发生器通过编程方法实现的几种方式之一,这种方式使pwm波产生的谐波,在三相异步电动机变频调速系统中,通常都采用此种方法。

在三角波的一个周期内,只利用三角波的一个峰值点

所对应的正弦函数值求取的脉冲以三角波的峰值点为对称,因此这种采样法称为对称规则采样法,如图1所示。

图1. 生成spwm波的规则采样法

若以单位量1代表三角载波的幅值uc,则正弦波的幅值um就是调制度m,m=um/uc,再由图1几何关系可知:

式中:ωs为正弦调制信号的角频率, ;tc为载波周期;fm为调制波频率。spwm谐波分析根据脉宽时间计算公式,如果一个周期内有n个矩形波(通常n取为3的整数倍),载波比n=fc/fm,则第i个矩形波的占空比为:

(3)

可见,在已知载波周期tc、正弦波电压um或m以及每个特定时刻的函数值,便可以计算出第i个脉宽时间和间隙时间。

3.谐波分析

对一般准矩形波进行傅立叶级数变换

n为奇数 (8)

根据式(8)可算出每组开关点控制对应的最终正弦波输出电压的各次谐波幅值,即可进一步计算出基波含量和谐波含量等性能指标,并以此作为开关点方案选取的标准。spwm谐波分析

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4. 十三块波最优spwm控制

对于采用十三块波(正弦波每周期有13个脉冲)开关点预置spwm时,其独立的开关角有六个,如图2所示,分别为θ1-θ6。

将θ1-θ6代入式(8),在理想开关状态下,求出变换器输出电压第n次谐波的幅值为

图2:十三块波开关点预置最优spwm信号

通过对式(9)进行计算机搜索,。在量化开关点范围内,连续变化θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6,搜索求解总谐波含量最的开关点,得到十三块波的最优解为:

十三块波最优spwm:q1=24c, q2=46c, q3=81c, q4=97c, q5=161c, q6=172c c= p/1024

经过进一步验证此最优开关点具有相对稳定性,同时对所选择的最优方案进行各次谐波分析,验证其最优性。表1表示了十三块波最优spwm在仿真下各次谐波含量统计分析。

表1:十三块波最优spwm控制各次谐波含量分析

谐波次数幅值百分含量

10.8752710.999956

50.0003750.000421

70.0009280.001068

110.0028190.003213


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