專利名稱：一種特定諧波消除系統(tǒng)及其方法
一種特定諧波消除系統(tǒng)及其方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，尤其涉及一種特定諧波消除系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
隨著微電子學(xué)、計算機(jī)技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，作為現(xiàn)代電力電子技術(shù)中最基本 裝置之一的采用脈沖寬度調(diào)制(PWM-Pulse Width Modulation)技術(shù)的逆變器，即PWM逆變 器，是隨著電力電子器件的發(fā)展而發(fā)展起來的。PWM技術(shù)已經(jīng)作為PWM逆變器的主要控制技 術(shù)，其優(yōu)良的性能使得采用PWM控制技術(shù)的逆變器得到廣泛的應(yīng)用。隨著PWM逆變器的廣 泛應(yīng)用，使得電力電子裝置成為最大的干擾源，由于受控制技術(shù)及開關(guān)頻率的限制，其輸出 波形中諧波含量較高，主要是由各種電力電子裝置、變壓器等產(chǎn)生的，由此帶來的諧波污染 問題日漸加重。
特定諧波消除是一種以消除某些特定諧波為目的的優(yōu)化脈寬調(diào)制方法。與其它脈 寬調(diào)制技術(shù)相比，具有消諧性好，輸出波形質(zhì)量高，電力電子器件開關(guān)頻率低，開關(guān)損耗小， 電壓利用率高等特點。這種技術(shù)首先對逆變器輸出波形進(jìn)行了研究，建立了數(shù)學(xué)模型。這個 模型是以開關(guān)角為變量的非線性超越方程組，在傳統(tǒng)方法中由于方程的初始值很難給出， 因此無法得到精確解，使得在現(xiàn)實工程中的應(yīng)用出現(xiàn)了困難。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的目的旨在解決現(xiàn)有的PWM逆變器在特定諧波消除技術(shù)的數(shù)學(xué)模 型中計算速度慢，求解精度低的技術(shù)問題，提出了一種特定諧波消除系統(tǒng)及其方法。
本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種特定諧波消除系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括PWM逆變器 及主控單元，主控單元控制PWM逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電并為交流負(fù)載進(jìn)行供電；
所述主控單元包括獲取子單元、建立子單元、計算子單元和控制子單元；
獲取子單元，用于獲取PWM逆變器的電壓輸出波形；
建立子單元，用于根據(jù)獲取子單元的電壓輸出波形，建立雙極性特定消諧數(shù)學(xué)模 型；
計算子單元，用于根據(jù)建立子單元中的雙極性特定消諧數(shù)學(xué)模型，通過同倫微分 法和牛頓迭代法計算得到開關(guān)角的精確解；
控制子單元，用于根據(jù)計算子單元中開關(guān)角的精確解，控制PWM逆變器中開關(guān)管 的開、關(guān)時間。
優(yōu)選地，所述主控單元為型號是TMS320F28335的DSP芯片。
本發(fā)明還提供一種上述特定諧波消除系統(tǒng)的特定諧波消除方法，所述方法包括以 下步驟
獲取PWM逆變器的電壓輸出波形；
根據(jù)PWM逆變器的電壓輸出波形建立雙極性特定消諧數(shù)學(xué)模型；
根據(jù)雙極性特定消諧數(shù)學(xué)模型，通過同倫微分法和牛頓迭代法計算得到開關(guān)角的精確解；
根據(jù)開關(guān)角的精確解，控制PWM逆變器中開關(guān)管的開、關(guān)時間。
優(yōu)選地，所述特定諧波消除方法具體包括以下步驟
步驟S100，根據(jù)PWM逆變器的電壓輸出波形建立雙極性特定消諧數(shù)學(xué)模型
權(quán)利要求
1.一種特定諧波消除系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括PWM逆變器及主控單元，主控單元控制PWM逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電并為交流負(fù)載進(jìn)行供電； 所述主控單元包括獲取子單元、建立子單元、計算子單元和控制子單元； 獲取子單元，用于獲取PWM逆變器的電壓輸出波形； 建立子單元，用于根據(jù)獲取子單元的電壓輸出波形，建立雙極性特定消諧數(shù)學(xué)模型；計算子單元，用于根據(jù)建立子單元中的雙極性特定消諧數(shù)學(xué)模型，通過同倫微分法和牛頓迭代法計算得到開關(guān)角的精確解； 控制子單元，用于根據(jù)計算子單元中開關(guān)角的精確解，控制PWM逆變器中開關(guān)管的開、關(guān)時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特定諧波消除系統(tǒng)，其特征在于所述主控單元為型號是TMS320F28335 的 DSP 芯片。
3.一種特定諧波消除方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 獲取PWM逆變器的電壓輸出波形； 根據(jù)PWM逆變器的電壓輸出波形建立雙極性特定消諧數(shù)學(xué)模型； 根據(jù)雙極性特定消諧數(shù)學(xué)模型，通過同倫微分法和牛頓迭代法計算得到開關(guān)角的精確解； 根據(jù)開關(guān)角的精確解，控制PWM逆變器中開關(guān)管的開、關(guān)時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的特定諧波消除方法，其特征在于所述特定諧波消除方法具體包括以下步驟 步驟S100，根據(jù)PWM逆變器的電壓輸出波形建立雙極性特定消諧數(shù)學(xué)模型
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的特定諧波消除方法，其特征在于所述步驟SlOO具體包括， 根據(jù)PWM逆變器的電壓輸出波形建立傅里葉級數(shù)
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的特定諧波消除方法，其特征在于所述步驟S200中，建立同倫方程的具體步驟包括， 步驟S210，根據(jù)式(9)、(10)得到式(17)為
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的特定諧波消除方法，其特征在于所述步驟S400中，采用二階精度的中點求積法求式(26)的近似解^"的具體步驟為， 對式(26)進(jìn)行二階精度的中點求積得到
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的特定諧波消除方法，其特征在于所述步驟S500具體包括將所述式(28)求得近似解αΝ作為初始值代入式(29)，ak+1= Cik-F' ( a k) 4F ( a k)，k =Ν，Ν+1，Ν+2，... (29) 迭代得出方程的精確解a'
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的特定諧波消除方法，其特征在于在步驟S600中，根據(jù)對稱性求出正弦波一個周期內(nèi)的所有開關(guān)角之后，根據(jù)開關(guān)角得到開關(guān)角對應(yīng)的數(shù)值，具體為 開關(guān)角與周期2 π的比值乘以N。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的特定諧波消除方法，其特征在于在步驟S500之后，還包括以下步驟 判斷精確解α *是否滿足預(yù)設(shè)的精度，若否，則返回步驟S500。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種特定諧波消除系統(tǒng)，包括PWM逆變器及主控單元，主控單元控制PWM逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電并為交流負(fù)載進(jìn)行供電；所述主控單元包括獲取子單元、建立子單元、計算子單元和控制子單元；獲取子單元，用于獲取PWM逆變器的電壓輸出波形；建立子單元，用于根據(jù)獲取子單元的電壓輸出波形，建立雙極性特定消諧數(shù)學(xué)模型；計算子單元，用于根據(jù)建立子單元中的雙極性特定消諧數(shù)學(xué)模型，通過同倫微分法和牛頓迭代法計算得到開關(guān)角的精確解；控制子單元，用于根據(jù)計算子單元中開關(guān)角的精確解，控制PWM逆變器中開關(guān)管的開、關(guān)時間。該系統(tǒng)能有效消除了諧波的影響。
文檔編號H02M1/12GK103023292SQ20121049054
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者劉曉紅, 陳恒留 申請人:深圳市晶福源電子技術(shù)有限公司