基于三次谐波注入法的逆变器控制设计
基于三次谐波注入的SVG控制策略研究
壶
１ 引 言
Ｈ桥 级 联 星 形 ＳＶＧ 由 于 具 有 响 应 速 度 快 、容 易实 现 模 块 化 、感 性 容 性全 范 围 连 续 无 功 调 节 等 特 点和 优 点 ．通 常 采 用 载 波 移 相 ＳＰＷＭ 技 术 即将 三 角 载 波 经 过 一 定 的移 相 得 到 多 个 相 位 错 开 一 定 角 度 的载 波 与 正 弦 调 制 波 相 交产 生 触 发 脉 冲 控 制 Ｈ 桥 单 元 的 输 出 电压 直 接 串联 叠 加 。从 而 使 Ｈ 桥 级 联 式 变 换 器 输 出 高压 多 电平 。 但 此 种 调 制 方 式 的直 流 电压 利 用 率 不 高 （只 有 ０．８６６），在 电 网过 电 压 情 况 下 容 易 产 生 过 调 制 ，影 响 ＳＶＧ 高 电压 穿 越 性 能 。因此 考虑 采 用 ３次 谐 波注 入 调制 波 技术 从 而 提 高 直 流 电压 利 用 率 ，但 这 种 方 法 只 适 用 于 三 相 三 线 制 逆变 器 。不 能应 用 于 单相 逆 变 器 或三 相 四线 制 逆 变 器 ，以避 免 对 输 出 电压 的 影 响 【１ｊ。
ｃａｓｃａｄｅｄ Ｈ —ｂｒｉｄｇｅ ＳＶＧ ．Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈ ｏｄ ｃａｎ ｉｍ ｐｒｏｖｅ ｔ ｈ ｅ ＤＣ ｖｏｌｔａｇｅ ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ，ｂｕｔ ｏｕｔｐｕｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗｉｌｌ ｂｅ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｂｙ ｓｐｅｃｉｆ ｉｃ ｎｕｍ ｂｅｒ ｏｆ ｈａｒｍｏｎｉｃ ａｎｄ ａ ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｏｗｅｒ ｅｘｐｅｒ ｉ— ｍ ｅｎｔ， ｔｈｅ ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｏ ｂｅ ｃｏｒｒｅｃｔ ａｎｄ ｅｆｅｃｔ ｉｖｅ．
采用三次谐波注入法的多电平级联H桥逆变器
第２ ７卷 第 ４期
２０ ０ ８年 ８月
文 章 编 号 ：６４—０７ （０ ８０ ０ ３ １７ ０ ６ ２０ ）４— ０２—０ ４
南 昌 工 程 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｈａ ｇ Ｉ ｓｉｕｅ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｆＮａ ｃ ｎ ｎ ｔ ｌ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｔ
关 键 词 ： 联 Ｈ 桥 ； 次谐 波 注 入 法 ； 波 失真 级 三 谐 中圈 分 类 号 ： Ｍ ６ Ｔ ４４ 文 献 标 识 码 ： Ａ
Ｍ ｕ ｔ－ｅ ｅ ｓ ａ ｅ ・ ｉ ｅ ｉ ｖ ｒ ｅ ａ ｅ ｎ ｌｉｌｖ ｌＣａ ｃ ｄ ｄ Ｈ － ｄｇ ｎ ｅ ｔ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｂｒ
Ｏ 引 言
多 电平 逆 变器 由于 其在 中、 压 电力传 动 和 电力 系统 中广 泛 的应 用 前景 ， 年来 得 到人 们越 来越 多 的关 高 近 注 … 目前 高 压 变频 器 的 电路 拓 扑 结 构 种 类 较 多 ， ｉ． 主要 的拓 扑 结 构 有 以下 几 种 ： Ｈ 桥 级 联 式 （ ａｃｄｄ ｈ ① ｃ ａｅ ． ｓ ｂ ｄｅ Ｃ Ｂ ＿ ； 电容 箝位 式 （ ａａｉ ｒ ｌ ｐｄ ； 二 极 管 箝 位 式 （ ｉ ｅｃ ｍ ｅ ） 由 于 Ｃ Ｂ逆 变器 具 有 很 ｉ ｒ ｇ ， Ｈ ）２ ② ｃｐｃｏ． ａ ｅ ） ③ ｔ ｃｍ ｄｏ ．ｌ ｐ ｄ ． ｄ ａ Ｈ 低 的谐波 失 真 和 ｄ ／ ｔ而 且不 需要功 率 器 件 问 的 串联 ， ｖｄ， 就可 以得 到 很 高 的工 作 电压 ， 的模 块 化结 构 还 可 它 以降低 生产 成 本 ， 以 Ｃ Ｂ逆 变器在 高 功率大 容 量变 频 以及 电力 系统 中 的柔 性 输 配 电 （ Ａ Ｔ ） 所 Ｈ Ｆ ｃ ｓ 领域 都得 到
注入三次谐波扰动的分布式光伏并网逆变器孤岛检测技术
注入三次谐波扰动的分布式光伏并网逆变器孤岛检测技术贝太周;王萍;蔡蒙蒙【摘要】针对现有主动式孤岛检测方法中注入的高次谐波会导致检测变慢及偶次谐波不易消除等问题,提出了与同步锁相技术相结合的新型孤岛检测方法.首先在αβ坐标系下构建了频率自适应锁相器,用于快速准确地捕获电网相位;然后研究了一种通过相位扰动实现三次谐波分量注入的具体方法,并确定了扰动系数的选择依据,同时借助具有高速运算性能的滑动Goertzel滤波器对公共耦合点处的三次谐波电压进行提取,以便能快速检测系统是否发生孤岛.最后通过仿真及实验验证了所提方法的可行性和有效性.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)007【总页数】8页(P44-51)【关键词】分布式光伏系统;孤岛检测;同步提取;频率自适应控制;滑动Goertzel滤波器【作者】贝太周;王萍;蔡蒙蒙【作者单位】天津大学电气与自动化工程学院智能电网教育部重点实验室天津300072;天津大学电气与自动化工程学院智能电网教育部重点实验室天津300072;天津大学电气与自动化工程学院智能电网教育部重点实验室天津300072【正文语种】中文【中图分类】TM46考虑到新型可再生能源清洁无污染及储量丰富等诸多强力优势，能源产业的结构调整正在世界范围内广泛兴起。
发展新型可再生替代能源，提高清洁电力供应，从长远考虑，无论在技术提高、环境保护，还是在经济发展等方面都将会有实质性的促进意义[1]。
以太阳能、风能、生物质能等主导型可再生能源建立发展起来的分布式发电系统(Distributed Generation System，DGS)旨在为用户提供优质、清洁、高效能的电力资源。
分布式发电系统以其经济、高效等诸多优势，已在可再生电力能源产业中获得了新发展。
分布式发电系统中的孤岛现象通常理解为：当主电网因电气故障、检修或误操作等原因与分布式发电系统失联后，发电系统作为独立电源将继续对本地负载供电[2]，形成独立不可控的自给电力系统。
svpwm三次谐波注入原理
svpwm三次谐波注入原理SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制）是一种现代PWM技术，它通过合理的矢量控制，可以实现对三相逆变器的PWM波形进行精确控制。
而三次谐波注入则是SVPWM技术的一种改进方法，用于减小逆变器输出电流的谐波含量。
下面我将从原理、实现和优劣势三个方面来全面解释SVPWM三次谐波注入的原理。
首先，从原理来看，SVPWM三次谐波注入是通过在SVPWM控制中注入一定频率和幅值的三次谐波信号，使得逆变器输出电流中的三次谐波得到抑制。
这是因为在SVPWM控制中，逆变器输出电流的波形是由若干个基波矢量和零矢量组合而成的，通过在SVPWM控制中加入三次谐波信号，可以改变基波和零序矢量的选择，从而抑制输出电流中的三次谐波分量。
其次，从实现方面来看，SVPWM三次谐波注入需要在SVPWM控制算法中加入三次谐波信号的生成和注入模块。
具体地，需要通过计算得到三次谐波信号的频率和幅值，并将其与基波矢量和零矢量进行合理的组合，以实现对逆变器输出电流的三次谐波抑制。
这样可以在不增加硬件成本的情况下，改善逆变器输出电流的谐波含量。
最后，从优劣势方面来看，SVPWM三次谐波注入的优势在于可以有效抑制逆变器输出电流中的三次谐波，改善电力系统的谐波污染问题，提高逆变器的输出电流质量。
然而，SVPWM三次谐波注入也存在一些缺点，例如需要对SVPWM控制算法进行改进和复杂的三次谐波信号生成模块，增加了控制系统的复杂度和成本。
综上所述，SVPWM三次谐波注入通过在SVPWM控制中注入三次谐波信号，可以有效抑制逆变器输出电流中的三次谐波，改善电力系统的谐波污染问题。
然而，其实现需要对SVPWM控制算法进行改进，并且增加了一定的复杂度和成本。
在实际应用中，需要综合考虑系统的需求和成本因素，选择合适的控制策略。
基于谐波补偿的逆变器波形控制技术研究
基于谐波补偿的逆变器波形控制技术研究摘要：介绍了一种基于谐波补偿的逆变器波形控制技术，分析了系统的工作原理,详细探讨了参数设计方法,并得出了试验结果。
引言逆变器是一种重要的ＤC／AＣ变换装置。
衡量其性能的一个重要指标是输出电压波形质量，一个好的逆变器，它的输出电压波形应该尽量接近正弦，总谐波畸变率（ＴＨＤ）应该尽量小。
在实际应用中逆变器经常需要接整流型负载，在这种情况下仅仅采用ＳPWM调制技术的逆变器,其输出电压波形就会产生很大的畸变。
XX为了得到THD小的输出电压，波形控制技术近年来得到了极大的。
重复控制是近年来研究得比较多的一种控制方案.本文从谐波补偿的角度出发，采用改进型FFT算法对输出电压误差信号进行实时频谱分析,把由软件算法产生的经过预畸变的谐波信号注入逆变器，由此达到抑制非线性扰动从而校正输出电压波形的目的。
1结构及工作原理分析XX图１为结构框图.G１(s)表示控制对象，在这里就是输出LC滤波器的函数，其离散化形式由G1（z)表示。
G2(z）表示内部模型，它与G1(z）相等.1。
1 扰动抑制原理XX考虑扰动信号d(z）在输出点的响应。
由图1可以很容易得到扰动信号的传函XXＨd(z）=１-｛/1 Gc（z）｝ (1)由于G1（ｚ)=G2(ｚ),故Hd（z）可简化为XXＨd（ｚ）＝１－Gc(z)G１(z）（2）显然，只要Ｇc(z）=Ｇ1－１(ｚ),则Hｄ(ｚ)=０,即扰动可以得到完全的抑制。
不幸的是，实际逆变器的ｚ域函数含有一个纯延时环节,这就意味着谐波补偿器Gc(ｚ)必须含有一个超前环节,这在物理上是无法实现的。
但在实际应用中我们只须抑制低次谐波就可以获得较好的输出电压波形,所以，只需要使谐波补偿器低频段频率特性是控制对象G1(s)低频段频率特性的逆就可以了.而这是很容易做到的,本文把这种低频段频率特性意义上的逆称为“等效逆”。
XX １．２内部模型XX内部模型G2（z）就等于G1(ｓ）的离散化形式G1(z），它的作用就是模拟控制对象的特性，作为参考信号源。
基于FPGA的三次谐波注入SPWM算法研究与实现
基于FPGA的三次谐波注入SPWM算法研究与实现
迟耀丹;李腾;赵阳;刘秀琦
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2022(56)12
【摘要】变频装置作为一种应用广泛的电气系统装置,其主要由非线性半导体开关器件组成,易产生振幅小的基波和大量不希望产生的谐波,增加输电线路电能损耗、降低设备寿命及造成不必要的损失。
针对变频器的三次谐波,采用了一种在电压正弦信号中注入三次谐波补偿的方法,控制装置中的开关器件通断,实现对输出波形的优化。
通过Matlab/Simulink仿真验证了此方法能有效提高输出波形的质量,提高电压利用率,最后通过现场可编程门阵列(FPGA)对该方法进行程序设计并实现。
【总页数】5页(P112-115)
【作者】迟耀丹;李腾;赵阳;刘秀琦
【作者单位】吉林建筑大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM46
【相关文献】
1.基于逆算符方法的谐波注入式SPWM技术
2.含三次谐波注入的SPWM在dsPIC30F单片机上的实现
3.基于三次谐波注入法的逆变器谐波抑制策略研究
4.基于FPGA的电力系统谐波检测算法研究及实现
5.基于四桥臂的三次谐波注入式永磁同步电机转矩密度优化
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svpwm三次谐波注入原理
svpwm三次谐波注入原理
SVPWM三次谐波注入原理是一种常用的电力电子调制技术，用于控制三相电压源逆变器的输出电压。
它通过注入三次谐波信号来改变输出电压波形，实现对电机转矩和转速的精确控制。
在SVPWM三次谐波注入原理中，通过改变逆变器的开关状态，控制输出电压的大小和相位。
三次谐波注入则是在正常的PWM调制基础上，加入一个具有特定频率和幅值的三次谐波信号。
这个谐波信号由一个三次谐波发生器产生，然后与基波信号叠加在一起，形成最终的PWM调制信号。
三次谐波信号的注入可以使得逆变器输出的电压波形更加接近正弦波，减小了电机运行时的谐波失真。
同时，通过调节三次谐波信号的幅值和相位，可以实现对电机转矩和转速的精确控制。
SVPWM三次谐波注入原理的关键在于对三次谐波信号的准确控制。
通过调节谐波信号的频率和幅值，可以实现对输出电压的精确调节。
此外，还需要考虑逆变器的开关状态以及开关时间的控制，确保输出电压的稳定性和可靠性。
SVPWM三次谐波注入原理是一种有效的电力电子调制技术，可用于控制三相电压源逆变器的输出电压。
通过注入三次谐波信号，可以改善电机运行时的谐波失真，并实现对电机转矩和转速的精确控制。
这一技术在工业控制领域中得到了广泛应用，为电力系统的稳
定运行和高效运转提供了重要支持。
变频电机设计及调速系统研究-外文文献及翻译
本科生毕业设计（论文）外文翻译毕业设计（论文）题目：变频电机设计及调速系统研究外文题目：Performance Analysis of Z-source Inverter Fed Induction Motor Drive 译文题目：Z源逆变器的驱动性能分析学生姓名：专业：电气工程及其自动化指导教师姓名：评阅日期：Z源逆变器的驱动性能分析摘要：本篇论文提出了三次谐波输入逆变器时最大恒定升压控制的仿真及其性能分析，该方法可在固定的调制指数下获得最大的电压升压。
Z源逆变器是一种全新的电力转换概念，其主要应用于燃料电池汽车。
相比较于传统的逆变器，Z源逆变器有着明显的优势，它可以应用于所有的交/直流转换。
并且所有传统PWM 调制法都可以应用于Z源逆变器的控制。
最大升压控制法通过保持固定的直通占空比消除了电感电流和电容电压的低频脉动，同时减少了开关器件的电磁应力。
最大升压法仅适用于相对较高的输出频率，然而最大恒定升压控制法中的Z 源网络的设计仅取决于开关频率，而与输出频率无关。
在本文中Z源逆变器的升压系数、输出直流线电压、电容电压、输出交流电压、电压增益等参数由调制指数固定的最大升压控制法所确定，并由仿真和实验验证。
关键词传统逆变器，Z源逆变器，升压系数，PWM，三次谐波，电压增益。
1.引言逆变器是直流/交流的转换设备。
以直流形式输入的电压或电流被转换为交流电压输出。
改变直流输入或改变逆变器增益都可以对输出电压进行控制。
传统逆变器广泛应用于工业中的变速驱动及其他场合，根据其输入的不同可分为两种：a电压源逆变器。
b电流源逆变器。
脉冲宽度调制可以控制逆变器的增益，不同的PWM技术就是用来控制此类逆变器。
PWM控制技术还降低了输出信号的谐波失真并且提高了逆变器的性能。
三次谐波输入PWM的方法消除了输出波形中的三次谐波分量，而且提供了比常规PWM技术更大范围的调制指数。
这些PWM 波形可以通过使用带无源和有源元件的模拟电路产生，也可以由微处理器和微控制器产生[4]。
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２ 调 理 电 路 设 计
２ ．
１
电
流
采样
调
理
电
路设
计
电流 量 的采样 方法 有 串联取 样 电阻 法、 电流 互感器法 、霍尔传感器法 。串联取样 电阻 法通 过检测取样 电阻上 的电压值来检测通 过电 阻的电流，主要缺点是功率损耗大 ，电阻串接 在主 回路 ， 电气 隔 离 困难， 需要外 加光 隔 离 器 或 磁 隔 离 器 。 电流 传 感 器 具 有 精 度 高 、线 性 好、 频带 宽、 响应 快、过 载 能力 强和 测量 电路 无损耗 等优 点。本 文选用 ＬＥＭ 公司生产 的 ＬＡ１００Ｐ型 电流传 感器 ，根 据 ＬＡＩＯＯＰ的数 据手册 ，电路将交流额定 电流衰减 １００倍后 ， 变 为 幅 值 在 ．１．５ｖ￣＋１．５Ｖ范 围 内变 化 的 交流 信 号，再经 过 由 ＡＤ７１２构成 的加 法 电路 提升 １．５Ｖ，最终 调理为 ０～３Ｖ 的电压信号送入 ＤＳＰ 进 行 采 样 。
三 相 １１ ５ｖ／４ＯＯＨｚ； 电 源 参 数 指 标
符 合 ＯｌＢＩ８１Ａ； 并对 三 相 逆 变 器进 行 了仿 真 和 实验 验 证 。
图 １：单相电压 出现过 、欠压或过流时的波形
开 关 管 的 通 断 。
图 １即为在 模拟 任意 一种 情况 如输 入输
【关键词 】航 空静止 变流器 三相逆变器 三次 谐 波 注 入 保 护 电路 控 制 电路
２．２ 电压采样调理 电路
出过、欠压或输入输 出过流后逆变器单相 电压 的输 出波 形，在波 形中可 以看 出在 １０ｍｓ时逻 辑输 出为低 电平再通过与 门控制逆变器六个开 关管关断，所 以逆变器任意一相输 出电压立刻 变 为 零 。
４ 结语
研 究 了三 次谐 波注入 逆 变器 工作 原理 ， 并且对逆变器的控制保护部分进行 了详细设计 并提出了控制保护 电路功能及方案此外 ，研究 了几种常用 电压 电流的采样方法 ，用到 了霍尔 传 感 器 中 的 ＬＡ一 ５５Ｐ和 ＬＶ一 ２８Ｐ， 并 介 绍 了 一 些常用电路例如精密整流电路 ，峰值保持 电 路，双 Ｔ滤波 电路 。并详细的介绍 了这些 电路 的原 理 及 计 算 方 法 。 在 合 理 利 用 了上 述 这 些 电 路 的基础上 实现了输入输 出的过、欠电压的检 测 以及输入输 出的过流检测 。并通过逻辑电路， 来控制逆变器六个开 关管 的通断，实现了基于 三次谐波注入法逆变器保护 的功 能。并且通过
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ● 电子技术
基于三次谐波注入法 的逆 变器控制设计
文 ／曹 钰
本 论 文为 了提 高三相 逆 变器
的直 流 电压 利用 率， 采用 了用 三 次 谐 波注 入 的逆 变 器，其 次本 论
文 对基 于 三次 谐 波注入 法 的逆 变 器进行 了 系统 建模 ，设 计 了输入
ｒ ·ｓｉｎ（ ＋ｋｓｉｎ（Ｓ ００
｛ ＝ ．ｓｉｎ（ 口＋１２０。）＋ｋｓｉｎ（Ｓ 口０ ｌ ·ｓｉｎ（ 口＋２４０。）＋ｋｓｉｎ（３ 口０
式 中，ｍ 为调制 比，ｋ为三次谐波系数 ， 且 ０．１５ ｋ ０．２，在 实际应 用中 ，为 了兼顾 其 对输 出电压谐波 和直流 电压利用率 的影响 ，通 常 取 ｋ为 ０．１８。
左 右 。 １．１三次谐 波注入 法的原理
一 些列仿真 ，及模拟 的过压欠压 电压源及 电流 输 出 电压采样 调 理 电路主 要包 括 电压传 源验证 了该控制方案的可行性。
感器 ＬＶ－２８Ｐ、精 密整 流 电路 、半波 整流 电路
采 用三 次 谐波 注入 法后 ，其三 个桥 臂 的 调制波表达 式分别为：
１三次谐波注入法逆变 电源控制 方案
在 采 取 常 规 的 ＳＰＷＭ 调 制 时， 相 电压 的峰 值 可 以达到 直流 母线 电压 的 一半 ，即 ／２，其 输 出线 电压 的峰值 为４＂３Ｕｄ／２，所 以说 ＳＰＷ Ｍ 的 直 流 电压 利 用 率 仅 有 ８６．６％。 提 高 电 压 利 用 率 的基 本 做 法 就 是通 过 各 种 变 换 方 式 ， 使 相 电 压 的 基 波 峰 值 超 过 ｕ ／２。 如 果 能 够 利 用 现有的直流 电压 ，通过 调制波变换的方法得 到更高的输出 电流 电压 ，则可 大大提高系统稳 定输 出的能力，于是，就有了优化 况 下，利 用三次谐波 注入法 ，可使直流 电源 电压 的利用率提 高到 １．２
１．２ 逆 变 器 控 制 保 护 原 理
和双 Ｔ滤波 电路几部分组成 。逆变器三相输 出 相 电压分别 经 电压 传感器 ＬＶ－２８Ｐ隔离 ，输 出 正 弦 电压 信 号 ，采 用 精 密 整 流 电 路 将 其 整 流 为 馒 头 波 ，三 个 馒 头 波 经 过 二 极 管 获 得 ６脉 波 直 流 信 号 ，再 经 过 双 Ｔ滤 波 器 得 到 整 流 后 的 平 均 电压，送给 ＤＳＰ的 ＡＤ 口进行采样 。
２．３峰 值 保持 电路
峰 值 保 持 电路 是 一 种 能 跟 随 输 入 信 号 变 化 并 能 将 最 大 值 记 忆 下来 的 电路 。 在 工 业 过 程 自动检测中往往需要将某些物理量 如温度 、压 力等最大值保留下来， 以供记录、分析用 。
其原 理是 ：当输 入信 号为 正 半周 时二 极
输 出电压 电 流的 采样 调理 电路 ，
以及精 密整 流 电路 ，双 Ｔ滤波 电 路 和峰 值保 持 电路 等 等。 最后根
据样 机 的性 能要 求对 逆 变 器主 功
率 电路 、控 制 电路 、驱 动 电路 、
保 护 电路 进行 了详 细 的设 计。针
对 输 入 电 压 ： ２５０－２８ＯＶｄｃ； 输 出 功 率 为 ６ｋＶＡ／４００Ｈｚ； 输 出 电 压 为