专利名称：一种特定谐波消除系统及其方法
一种特定谐波消除系统及其方法技术领域
本发明属于电力电子领域，尤其涉及一种特定谐波消除系统及其方法。
背景技术：
随着微电子学、计算机技术等相关学科的发展，作为现代电力电子技术中最基本 装置之一的采用脉冲宽度调制(PWM-Pulse Width Modulation)技术的逆变器，即PWM逆变 器，是随着电力电子器件的发展而发展起来的。PWM技术已经作为PWM逆变器的主要控制技 术，其优良的性能使得采用PWM控制技术的逆变器得到广泛的应用。随着PWM逆变器的广 泛应用，使得电力电子装置成为最大的干扰源，由于受控制技术及开关频率的限制，其输出 波形中谐波含量较高，主要是由各种电力电子装置、变压器等产生的，由此带来的谐波污染 问题日渐加重。
特定谐波消除是一种以消除某些特定谐波为目的的优化脉宽调制方法。与其它脉 宽调制技术相比，具有消谐性好，输出波形质量高，电力电子器件开关频率低，开关损耗小， 电压利用率高等特点。这种技术首先对逆变器输出波形进行了研究，建立了数学模型。这个 模型是以开关角为变量的非线性超越方程组，在传统方法中由于方程的初始值很难给出， 因此无法得到精确解，使得在现实工程中的应用出现了困难。发明内容
本发明实施例的目的旨在解决现有的PWM逆变器在特定谐波消除技术的数学模 型中计算速度慢，求解精度低的技术问题，提出了一种特定谐波消除系统及其方法。
本发明实施例是这样实现的，一种特定谐波消除系统，所述系统包括PWM逆变器 及主控单元，主控单元控制PWM逆变器将直流电转化为交流电并为交流负载进行供电；
所述主控单元包括获取子单元、建立子单元、计算子单元和控制子单元；
获取子单元，用于获取PWM逆变器的电压输出波形；
建立子单元，用于根据获取子单元的电压输出波形，建立双极性特定消谐数学模 型；
计算子单元，用于根据建立子单元中的双极性特定消谐数学模型，通过同伦微分 法和牛顿迭代法计算得到开关角的精确解；
控制子单元，用于根据计算子单元中开关角的精确解，控制PWM逆变器中开关管 的开、关时间。
优选地，所述主控单元为型号是TMS320F28335的DSP芯片。
本发明还提供一种上述特定谐波消除系统的特定谐波消除方法，所述方法包括以 下步骤
获取PWM逆变器的电压输出波形；
根据PWM逆变器的电压输出波形建立双极性特定消谐数学模型；
根据双极性特定消谐数学模型，通过同伦微分法和牛顿迭代法计算得到开关角的精确解；
根据开关角的精确解，控制PWM逆变器中开关管的开、关时间。
优选地，所述特定谐波消除方法具体包括以下步骤
步骤S100，根据PWM逆变器的电压输出波形建立双极性特定消谐数学模型
权利要求
1.一种特定谐波消除系统，其特征在于所述系统包括PWM逆变器及主控单元，主控单元控制PWM逆变器将直流电转化为交流电并为交流负载进行供电； 所述主控单元包括获取子单元、建立子单元、计算子单元和控制子单元； 获取子单元，用于获取PWM逆变器的电压输出波形； 建立子单元，用于根据获取子单元的电压输出波形，建立双极性特定消谐数学模型；计算子单元，用于根据建立子单元中的双极性特定消谐数学模型，通过同伦微分法和牛顿迭代法计算得到开关角的精确解； 控制子单元，用于根据计算子单元中开关角的精确解，控制PWM逆变器中开关管的开、关时间。
2.根据权利要求1所述的特定谐波消除系统，其特征在于所述主控单元为型号是TMS320F28335 的 DSP 芯片。
3.一种特定谐波消除方法，其特征在于所述方法包括以下步骤 获取PWM逆变器的电压输出波形； 根据PWM逆变器的电压输出波形建立双极性特定消谐数学模型； 根据双极性特定消谐数学模型，通过同伦微分法和牛顿迭代法计算得到开关角的精确解； 根据开关角的精确解，控制PWM逆变器中开关管的开、关时间。
4.根据权利要求3所述的特定谐波消除方法，其特征在于所述特定谐波消除方法具体包括以下步骤 步骤S100，根据PWM逆变器的电压输出波形建立双极性特定消谐数学模型
5.根据权利要求4所述的特定谐波消除方法，其特征在于所述步骤SlOO具体包括， 根据PWM逆变器的电压输出波形建立傅里叶级数
6.根据权利要求4所述的特定谐波消除方法，其特征在于所述步骤S200中，建立同伦方程的具体步骤包括， 步骤S210，根据式(9)、(10)得到式(17)为
7.根据权利要求4所述的特定谐波消除方法，其特征在于所述步骤S400中，采用二阶精度的中点求积法求式(26)的近似解^"的具体步骤为， 对式(26)进行二阶精度的中点求积得到
8.根据权利要求7所述的特定谐波消除方法，其特征在于所述步骤S500具体包括将所述式(28)求得近似解αΝ作为初始值代入式(29)，ak+1= Cik-F' ( a k) 4F ( a k)，k =Ν，Ν+1，Ν+2，... (29) 迭代得出方程的精确解a'
9.根据权利要求4所述的特定谐波消除方法，其特征在于在步骤S600中，根据对称性求出正弦波一个周期内的所有开关角之后，根据开关角得到开关角对应的数值，具体为 开关角与周期2 π的比值乘以N。
10.根据权利要求8所述的特定谐波消除方法，其特征在于在步骤S500之后，还包括以下步骤 判断精确解α *是否满足预设的精度，若否，则返回步骤S500。
全文摘要
本发明提供了一种特定谐波消除系统，包括PWM逆变器及主控单元，主控单元控制PWM逆变器将直流电转化为交流电并为交流负载进行供电；所述主控单元包括获取子单元、建立子单元、计算子单元和控制子单元；获取子单元，用于获取PWM逆变器的电压输出波形；建立子单元，用于根据获取子单元的电压输出波形，建立双极性特定消谐数学模型；计算子单元，用于根据建立子单元中的双极性特定消谐数学模型，通过同伦微分法和牛顿迭代法计算得到开关角的精确解；控制子单元，用于根据计算子单元中开关角的精确解，控制PWM逆变器中开关管的开、关时间。该系统能有效消除了谐波的影响。
文档编号H02M1/12GK103023292SQ20121049054
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者刘晓红, 陈恒留 申请人:深圳市晶福源电子技术有限公司