电源逆变换器抑制谐波优化控制仿真研究

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1、第32卷第7期计算机仿真2015年7月文章编号：1006—9348(2015)07—0111-05电源逆变换器抑制谐波优化控制仿真研究李垄，王炜，刘紫耀(天津工业大学电气工程与自动化学院天津300387)摘要：针对传统逆变电源输出电压中含有大量的谐波分量，波形畸变较大，在实际工程中有很大的危害，提出了一种逆变电源谐波抑制优化设计。通过改变SPWM载波信号，采用倍频技术进行调制，并在输出端加入滤波器，使负载得到纯度较高的正弦波，提高电源的带负载能力。重点分析和论述了优化设计中的倍频调制技术和低通滤波设计，利用MATLAB软

2、件构建电源模型并进行仿真，结果显示采用了倍频优化设计，有效抑制了谐波和减少了开关损耗，提高了输出效率。关键词：逆变电源；倍频技术；谐波分析；滤波设计中图分类号：TP391．9；TM464文献标识码：BSimulationResearchonanOptimizationControltoSuppressHarmonicoftheInverterSystemLIKun．WANGWei．LIUZi—yao(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，TianjinPolytechnic

3、University，Tianjin300387，China)ABSTRACT：Inthetraditionalinverters，theoutputvoltagecontainslotsofharmonicsandwavedistortion，whichbringseriousproblemsintheengineeringapplication．Thispaperproposesanoptimaldesignofinverterharmonicsup-pression．Theloadgetsasinewavewith

4、highpurityandthepowergetsahishloadcapacitybyalteringSPWMcarri-er，usingfrequencydoublingtechnologytomodulateandaddingfiltertotheoutput．Thispaperanalysesanddiscussesfrequencydoublingtechnologyanddesignoflow-passfilter．BasedonpowermodelandsimulationbyusingMAT-LAB，th

5、eresultsprovetheoptimaldesignusingfrequencydoublingtechnologysuppressestheharmoniceffectively，reducesswitchinglossesandimprovestheoutputefficiency．KEYWORDS：Inverterpower；Frequencydoublingtechnology；Harmonicanalysis；Filterdesignl引言随着现代电力电子技术的发展，在各种电力电子装置中，逆变器的应用范围

6、是最广的，但是逆变器的应用领域中面临着很多问题，从而影响了逆变器输出电压波形质量。在工业领域中，例如交通、能源、航空航天，大家对于逆变电源的要求和需求也大大提高，为了满足实际应用的各种要求，人们希望逆变器的输出电压(电流)、功率以及频率能够得到有效和灵活的控制，减少电源的谐波含量，提高电源的利用率。所以，研究逆变电源的设计与谐波分析是很有意义的。而在这之中，正弦脉宽调制技术(SPWM)输出谐波小，精度高成为了实现逆变电源中最重要也是采用最广泛的一种调制手段。文献[1]介绍了逆变电源自然采样谐波输出规律，理论分析抑制谐波方

7、法；文献[2]论述了谐波的产生与危害，提出了加入随机序列分散谐波能量，但是只是降低了电收稿13期：2014—09—18侈回日期：2014—10—20源谐波的输出峰值；文献[3][5]针对电源输出波形设计了Lc滤波电路，对电源输出波形有一定的改善，但是计算复杂。从目前的研究现状来看，对逆变电源的谐波优化控制问题的难点在于整个系统的非线性，不利于数学分析，很难得到满意的数学模型。与此同时，这些研究还表明，对于单相逆变系统而言，每一种控制方法都各自有自身的优点，但同时也有不可避免的缺陷。为了更好地抑制输出谐波本文引入了倍频技术

8、，重点分析了倍频SPWM产生原理，并运用MATLAB软件对单极性、双极性和单极性倍频三种载波方式的SPWM单相逆变电路输出进行了谐波分析。通过对比不同调制方式，倍频调制对谐波有很好抑制。在此基础上，通过对Lc滤波器传递函数进行分析，选取截止频率，设计了一种容易实现的低通滤波器。仿真结果表明，采用谐波抑制优化控制的电源