基于SHE特定谐波发生装置的控制策略研究与应用

20世纪70年代以来,随着电力电子技术的飞速发展,特别是功率半导体器件和变流技术的发展,大容量电力整流、换流设备等电力电子装置和非线性负载的广泛使用,电网的谐波污染问题变得日益严重,由谐波引起的各种故障和事故也不断产生,谐波危害的严重性引起人们的高度关注,对电力系统谐波问题的研究逐渐为人们所重视。在工程实践和理论分析中,谐波信号的分析和处理具有非常重要的意义,而谐波发生器作为信号源正是为这些实践和理论分析提供了基础条件。 本文首先介绍了谐波发生装置的几种常见结构和发生原理,并根据各自结构阐述其优缺点。然后对基于SHE特定谐波消除原理的谐波发生器做重点介绍,特别是其控制策略的原理,并马上引入到SHE特定谐波消除在实际应用中存在的难点问题:其控制信号的设定必须求解复杂的非线性方程组。 能否快速准确地求解SHEPWM方程组,成为基于SHE特定谐波消除原理的谐波发生器的核心问题。本文介绍了同伦算法以及牛顿迭代法,同时对于方程求解的关键问题——初值选取提出了一种基于切线的采样法,它能够在一定程度上提高初值的精度。如果与规则采样法结合起来,可成为一种较理想的基于载波调制初值的方法。 本文为了验证SHE特定谐波消除策略的实际效果,设计了实验发生装置。文中介绍了发生装置的软、硬件设计,并对装置进行了实验分析。从得到的波形,经分析可以看到,基于SHE特定谐波消除策略的发生装置,能够发生精度较高的谐波波形,同时由其结构和发生原理,决定了发生装置较灵活的可控性和较广的输出特性。