基于改进小波包逆变器谐波分析与检测的研究

随着电器产品功能逐步强大,产品配备电机和逆变器的机会越来越多。逆变器作为交流电机调速系统中的核心环节,其输出电流/电压谐波含量直接影响电机转动质量。在交流电机系统中,谐波电流/电压占基波电流/电压的比重虽然不大,但会导致附加损耗变大、总效率降低、产生波动转矩、增大电机噪声等危害。因此,分析与检测逆变器谐波具有重要的意义。本文在概述傅立叶变换、小波变换、希尔伯特-黄变换(HHT)等逆变器系统谐波分析方法的基础上,对这几种方法进行了仿真。通过仿真后的比较,可以看出小波变换在分析逆变器谐波上具有优势。但是,小波变换存在着对信号的高频部分不能继续细分的不足,而小波包恰好能弥补这样的不足。在小波包中,小波包基的选择和频率混叠又成为新的问题。因此本文提出了一种改进小波包逆变器谐波分析方法。该方法主要从减少频率混叠、最佳小波包基、最优二叉树等三个方面设计实现。其中,减少频率混叠是先推导出小波滤波器产生的多余频率,在不影响小波包分解和重构的前提下,设计滤掉小波滤波器所带来的多余频率的滤波器,以减少小波包频率混叠的问题；最佳小波包基是在“最优尺度量准则”下进行改进小波包的分解运算；最优二叉树是用来选择重构的信号,可以去掉多余的冗余信息。通过仿真看出,与传统的小波包相比,改进小波包在重构高次谐波信号时有较高的准确性,同时也使频率混叠的问题得到了很大的改善。为了说明改进小波包在谐波检测中的优势,本文搭建了两个谐波检测平台：利用LabVIEW本身构建的谐波检测平台和利用LabVIEW与Matlab组合构建的基于改进小波包的谐波检测平台。将两者同时输入设计的仿真信号后,基于改进小波包的谐波检测平台更为准确地显示了各次谐波。此外,为了说明改进小波包在逆变器谐波检测的适用性,本文把Simulink电机仿真模型中逆变器输出的电流信号导入LabVIEW中,用改进小波包谐波检测平台检测该信号谐波。结果表明该算法在逆变器谐波检测中具有很好的应用价值。