基于特定谐波消除和波形叠加的多电平逆变器调制方法
【专利摘要】本发明公开一种适合于多电平逆变器的调制方法，步骤为：首先求解特定消谐方程组，确定一组开关角度及相应的PWM波形；然后将PWM波形沿时间轴平移特定的时间（或相位）得到两个PWM波形，其中所包含的第n次谐波分量的相位差为180°，再将此两个PWM波形叠加以消去第n次谐波；重复此过程直至所有期望的谐波都消去，得出逆变器输出的多电平PWM波形；最后根据此多电平PWM波形确定每个开关管的开关角度。此方法相对于目前的特定谐波消除方法，在消除相同数量谐波的情况下，所需求解方程组的变量个数以及次数都显著降低，计算量大大减小。
【专利说明】基于特定谐波消除和波形叠加的多电平逆变器调制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子领域，具体地说，是一种关于多电平逆变器的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)方法。
【背景技术】
[0002]多电平逆变器由于输出容量大、输出电压电流谐波含量小、开关管承受反向电压较低、开关损耗小等优点，在中高压调速、交流柔性供电系统、新能源发电等领域中得到了广泛的应用。多电平逆变器具有多种拓扑结构，如级联式、二极管箝位式、飞跨电容式以及混合式等，最近新近发展的模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter)也是一种被认为具有较大发展前景的多电平逆变器。虽然多电平逆变器具有各种不同的电路拓扑结构，但是其调制方法是通用的，可以应用于不同的拓扑结构，目前常用的调制方法有多电平载波SPWM (Sinusoidal PWM)、空间矢量SVPWM (Space Vector PWM)方法、特定谐波消除SHEPWM (Selective Harmonic Elimination PWM)方法、阶梯波调制方法等。在众多的调制方法中，SHEPWM调制方法由于具有开关频率低、开关损耗小、波形质量高、直流电压利用率高等优点，在对波形质量和效率要求较高的场合，得到了广泛的应用，且相对于其他调制方法具有明显优势。
[0003]SHEPWM调制方法不同于传统的波形调制PWM方法，它是一种通过数学计算来求得开关角度的方法。如图1和图2所示分别为两电平和多电平SHEPWM调制的输出波形，其中^1, N是四分之一周期中的开关角度，N为开关点数。根据函数的奇偶对称性，输出波形的傅里叶展开中只含有奇数次正弦分量，如(式I)所示。
[0004]
【权利要求】
1.一种多电平逆变器的调制方法，其特征在于包括如下步骤: (1)确定通过求解消谐方程组消去的谐波数量为N-1，然后求解相应的消谐方程组，得出一组开关角度(^1, a 2...^n)，并根据此开关角度确定相应的的PWM波形； (2)将上一步中得出的PWM波形沿时间轴平移，得出两个在时间上相差
2.根据权利要求1所述的多电平逆变器调制方法，其特征在于:所述步骤(1)中，消谐方程组的求解包括如下步骤: (1)利用三角函数倍角公式及变量代换将特定消谐方程组转化为多项式方程组； (2)对步骤(1)中得到的多项式方程组,计算其在纯字典序下的约化groebner基； (3)根据变元个数由少至多依次代入求解groebner基中的多项式方程，并舍弃不满足约束条件的实解，直至所有多项式方程求解完毕； (4)对步骤(3)中的求解结果，利用反余弦公式求出相应的开关角度。
【文档编号】H02M1/12GK103888008SQ201410113142
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】杨克虎 申请人:中国矿业大学(北京)