基于三次谐波注入法的逆变器控制设计

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（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
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。

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]。

设计应用技术 2023年12月25日第40卷第24期47 Telecom Power TechnologyDec. 25, 2023, Vol.40 No.24林诗云：考虑谐波注入的风力 发电机组全功率变流器谐波电流抑制方法使用文章提出的抑制方法可以减小推力曲线的波动范围。

在实际工作中，该方法通过减少推力波动，提升对谐波电流抑制效率，从而提高抑制的准确率，减少了风力发电机组全功率变流器参数扰动对谐波抑制的影响。

3　结　论文章从谐波注入入手，深入分析了风力发电机组全功率变流器存在的问题，研究考虑谐波注入的风力发电机组全功率变流器谐波电流抑制方法。

电力系统能够通过恒定的工业频率和电压水平进行供电，利用该方法抑制谐波电流，能够提升电力部门的生产效益，并节约电力资源。

但该方法还存在一些不足之处，如换流设备更新问题、诊断数据统计问题和风力发电机组整合等。

因此，后期可以通过抑制风力发电机组全功率变流器谐波电流，实现瞬时无功补偿，并采用大量的电容器进行调节，以增强风力发电机组全功率变流器谐波的稳定性，提高输电能力。

通过调整感性无功功率，可以减少电网的损耗，并实现全方向的补偿。

这使得电流抑制方法能够得到合理的运用，实现了考虑谐波注入的风力发电机组全功率变流器谐波电流的有效抑制。

参考文献：[1] 张洪亮，张子成，陈　杰，等.自适应三次谐波注入的回接型LCL 光伏逆变器共模谐振电流抑制方法[J].电工技术学报，2023，38（1）：220-233.[2] 陈素霞，李娜娜，黄全振，等.并联变流器变压器侧高频谐波抑制与移相角计算[J].中国测试，2020，46（10）：118-123.[3] 周　俊，朱晟毅，朱小军，等.基于阻尼控制的柔直系统直流侧谐波抑制方法[J].电力电子技术，2020，54（5）：4-8.[4] 曾　平，张　琛，李　征.电网故障期间全功率风电机组的暂态同步稳定控制策略[J].中国电机工程学报，2022，42（16）：5935-5947.[5] 米志伟，常　彬，寇龙泽，等.考虑变流器容错特性的海上双馈风电机组绕组短路故障辨识[J].可再生能源，2021，39（4）：521-526.[6] 林智乐，张靖雨，何良宗.基于分数阶电容的多个低次电流谐波抑制方法[J].中国电机工程学报，2022，42（24）：8921-8933.25155推力/N10020位移/mm406080对照1组对照2组2010实验组图1　相同负载下的推力曲线。

三相四桥臂逆变器的工作原理分析与控制-CAL-FENGHAL-(YICAI)-Company One 1三相四桥臂逆变器的工作原理分析与控制在传统的三相全桥逆变爲的娠础上埔加•个桥VF 构成的-M 桥轉逆变器町以产生三个砂 立的输出电压。

通过所熠加的第四桥苗产生一个自山度來控制屮件亢电用•可以便逆变JIH 具仃W 不平衡负载的能丿几木改对采用正咳脉宽调制技术OPWM)的三相半桥逆变器和-相四桥轉 逆变器进行了分析比较•重点分析了正弛波调制和三次淸波注入的PVIM 控制的三楣四桥關逆 变盎工作原理•并进行了仿宜比较。

21三相半桥逆变器的工作原理分析2L1三相半桥逆变器输出纹波分析半逆变器的开关频率远犬丁•输出频申时.逆变器输山电尺上喪包含调制频率及典済波、开 关频率及其谐液的边频帶I M Q 心SPWM 逆变器屮TT 咲频率远人丁输山频率.因此打次済波群远离基波-经过滤液JB 谐液須到了抑制.逆变器输出璀木上只剩卜・^5波电压°木节利用平均侑 模羽何•将输出电rR/i ：->b 开关周期内的平均值近似为输出电爪堪波分蛍的瞬时値來分析电感 电流和输出电压上的纹泼S用2丄所示为-棚半桥逆变器主电路图「询半桥逆变器毎相的工作方成勺单相半桥祁同. Jfl —+11的电路結构图如国2.2所示，化一个开关周期内订; |.0<f<d(f)7：JF一卒开关周期内输出电压的平均値为:□ 〉-护JL 中• d(b = yP +»JsinSE] • m 为调制比•取 MJ = 1 •则输Hl 电JE 为:c-乙J3■£' s阳2・2甲柑半桥逆变器V,G 心心=n 0 □圏2丄三相丫桥逆变湍主电路 QB图2 3输出电压U,⑦和电感电流g ⑦变化曲线图23示出了输出电压纯(F)和电感电流纹波山丄①的变化曲线•町以frill.输出电爪过零 处电感I:的电流纹波址大.址大电感电流纹波为：B 叽=AfL输出滤溅电容充电的平均电流为:A «-<=T电容在T /2时何间隔内充电M 】・所以输出电爪纹波为：3 (f)«生 L “ C 2 P1L2三相半桥逆变器输入电容电压纹波分析逆变器的间级为DC/DC 变换器时.逆变器的输入端电容的的电流可认为是•氏流Sb逆变器的输入电容承担功率解IS 的功能何，在三相半桥逆变器中・输入电容还具仃抑制中虑电 位偏移的作用。

基于三次谐波注入法的逆变器谐波抑制策略研究作者：李新君伍铁斌来源：《电脑知识与技术》2018年第06期摘要：详细分析了三相电压型SPWM逆变器输出电压谐波及其产生规律，并提出了一种基于三次谐波注入法的谐波抑制策略，该方法生成的SPWM波形是通过在正弦波上注入三次谐波而形成的，然后用这个SPWM波形控制开关器件的通断从而使输出电压波形得以优化。

理论分析表明该方法在提高输出电压幅值，提高直流电压利用率的同时，还可以降低输出电压的THD，仿真结果也证明了这种谐波抑制策略的正确性。

关键词逆变器；SPWM；三次谐波；抑制策略中图分类号：TP921 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）06-0201-031引言正弦脉宽调制（SPWM）就是利用脉冲宽度按正弦规律变化且与正弦波等效的PWM波形控制逆变电路中开关器件的开通和关断，使其输出的脉冲电压的面积与所期望输出的正弦波相应区间内的面积相等，通过改变调制波的幅值和频率进而改变逆变电路输出电压的幅值和频率的技术。

随着电力电子技术的迅猛发展，SPWM逆变器也得到了越来越广泛的应用。

而SPWM逆变器的性能在很大程度上取决于输出电压中谐波的大小和多少，故有必要对SPWM 逆变器所产生的谐波进行详细准确的分析并采取有效的措施将其抑制。

目前已有许多学者在谐波抑制领域进行了大量的探索，且提出了很多行之有效的方法，如多电平消除谐波调制法，特定谐波消除脉冲调制法等。

为了改善SPWM逆变器的工作性能，本文在借鉴国内外相关研究的基础上，从工程应用的角度提出了一种基于三次谐波注入法的谐波抑制策略，并应用该方法对逆变器的输出电压谐波抑制效果进行了较为详尽的分析和仿真。

2 SPWM逆变器三相桥式SPWM逆变电路主回路如图1所示。

其中逆变器的主回路为了保证能在较高的开关频率下工作故一般采用高速开关元件。

SPWM是工业应用中较常采用的一种脉宽调制方法，实质就是通过期望频率的正弦调制波与特定的载波信号相比较而得到功率开关元件的开关信号。