SPWM逆变器谐波分析与抑制策略

"该文档详细探讨了SPWM（脉宽调制）电压源逆变器输出谐波的问题，包括谐波对系统的影响以及如何通过控制技术来抑制谐波。研究指出，谐波过大可能导致负载保护装置误动作、负载损坏、机械振动加剧、仪表测量误差增加、干扰计算机和通信，以及效率下降。文档分析了SPWM控制技术中的波形特点，特别是三角波与正弦控制波的交点如何决定开关角，并以此影响输出电压的频谱分布。此外，文档还探讨了频率调制比（Ⅳ）的奇偶性对输出频谱的影响。" SPWM（脉宽调制）技术是一种广泛应用的电压源逆变器控制方法，它通过调节脉冲宽度来改变输出电压的平均值。然而，这种技术的输出电压往往含有谐波成分，这些谐波可能会对系统性能产生负面影响。谐波过大会导致负载保护设备误动作，增加负载的故障率，引发负载机械振动，影响测量精度，同时可能干扰通信系统，增加无用的谐波损耗，降低逆变器的工作效率。 为了研究SPWM逆变器的谐波问题，文章首先定义了第m段区间的时间范围，并给出了相应时间段内三角波斜率的计算公式。通过确定三角波与正弦波的交点，可以计算出开关控制角，这进一步决定了输出电压的频谱分布。输出电压的频谱特性由频率调制比（Ⅳ）和幅度调制深度（D）共同决定，表示为fD(Ⅳ, D)。 文档分析了输出电压的频谱分布规律，指出谐波主要集中在三角波频率及其倍频周围，且谐波幅值随着中心频率的增加而减小。同时，谐波频率与调制比和调制深度有特定的关系。对于频率调制比Ⅳ的奇偶性，文档展示了当Ⅳ为偶数和奇数时，输出频谱的不同特性，揭示了奇偶性对谐波分布的影响。 例如，当Ⅳ为偶数时，谐波主要分布在特定的奇数倍频上；而当Ⅳ为奇数时，谐波出现在特定的偶数倍频上。通过具体的数值分析，如N=30时，可以观察到特定谐波次数的出现，如第19、21、23等次谐波。 SPWM电压源逆变器的谐波管理是关键，需要通过精确的控制策略来抑制谐波，确保系统的稳定性和效率。通过深入理解谐波产生的机制和影响，可以设计更有效的滤波器和控制算法，以优化逆变器的输出质量。