基于三次諧波注入法的逆變器諧波抑制策略研究

李新君 伍鐵斌

摘要：詳細分析了三相電壓型SPWM逆變器輸出電壓諧波及其產生規律，并提出了一種基于三次諧波注入法的諧波抑制策略，該方法生成的SPWM波形是通過在正弦波上注入三次諧波而形成的，然后用這個SPWM波形控制開關器件的通斷從而使輸出電壓波形得以優化。理論分析表明該方法在提高輸出電壓幅值，提高直流電壓利用率的同時，還可以降低輸出電壓的THD，仿真結果也證明了這種諧波抑制策略的正確性。

關鍵詞 逆變器；SPWM；三次諧波；抑制策略

中圖分類號：TP921 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）06-0201-03

1引言

正弦脈寬調制（SPWM）就是利用脈沖寬度按正弦規律變化且與正弦波等效的PWM波形控制逆變電路中開關器件的開通和關斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所期望輸出的正弦波相應區間內的面積相等，通過改變調制波的幅值和頻率進而改變逆變電路輸出電壓的幅值和頻率的技術。隨著電力電子技術的迅猛發展，SPWM逆變器也得到了越來越廣泛的應用。而SPWM逆變器的性能在很大程度上取決于輸出電壓中諧波的大小和多少，故有必要對SPWM逆變器所產生的諧波進行詳細準確的分析并采取有效的措施將其抑制。目前已有許多學者在諧波抑制領域進行了大量的探索，且提出了很多行之有效的方法，如多電平消除諧波調制法，特定諧波消除脈沖調制法等。為了改善SPWM逆變器的工作性能，本文在借鑒國內外相關研究的基礎上，從工程應用的角度提出了一種基于三次諧波注入法的諧波抑制策略，并應用該方法對逆變器的輸出電壓諧波抑制效果進行了較為詳盡的分析和仿真。

2 SPWM逆變器

三相橋式SPWM逆變電路主回路如圖1所示。其中逆變器的主回路為了保證能在較高的開關頻率下工作故一般采用高速開關元件。SPWM是工業應用中較常采用的一種脈寬調制方法，實質就是通過期望頻率的正弦調制波與特定的載波信號相比較而得到功率開關元件的開關信號。這樣可使得逆變器輸出期望頻率的正弦電壓波，并達到控制頻率和電壓及抑制諧波的目的。

3 SPWM逆變器諧波分析