基于改進(jìn)人工魚群算法的特定諧波消除策略研究

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1、第一章緒論圖1-1正弦PWM原理圖2.空間矢量調(diào)制策略如圖1-2為SVPWM空間矢量合成的基本原理。圖1-2SVPWM合成空間矢量原理圖空間矢量調(diào)制技術(shù)（SpaceVectorPulseWidthModulation,SVPWM）[18]，屬于磁鏈跟蹤型脈寬調(diào)制方法，其與載波調(diào)制技術(shù)的區(qū)別在于，空間矢量調(diào)制技術(shù)沒有把逆變器和電動機(jī)分開來看，而是將二者看成一個(gè)整體。德國學(xué)者H.W.VanderBroek從控制電機(jī)的特點(diǎn)出發(fā)，三相電機(jī)輸入正弦電流最終產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，那么以該圓形磁場為基準(zhǔn)，通過逆變

2、器的不同開關(guān)狀態(tài)組合，輸出電壓矢量合成為一個(gè)與理想圓形磁場近似的實(shí)際磁鏈，通過不斷的跟蹤理想磁鏈，最終形成實(shí)際圓形磁場。3.多重化調(diào)制策略2第一章緒論多重化調(diào)制策略，通過變壓器將多個(gè)較小功率的逆變器在輸入側(cè)進(jìn)行串并聯(lián)，每個(gè)逆變器都工作在同一頻率下，但是對于每個(gè)逆變器的控制角設(shè)置一定相移，達(dá)到以小功率逆變器提供大輸出容量的目的，同時(shí)也改善了輸出波形質(zhì)量[19-20]。若相鄰兩個(gè)逆變器的控制角相差π/3N，通過調(diào)整變壓器變比以及變壓器主副邊的連接方式，輸出電壓波形為6(N-1)的階梯波，多次諧波相互

3、抵消，僅剩余6kN±1(k為整數(shù))次諧波。但由于多重化技術(shù)需要利用變壓器進(jìn)行波形的重組，變壓器設(shè)計(jì)的困難制約了多重化調(diào)制策略的發(fā)展，增加了其使用成本。4.電流跟蹤PWM調(diào)制策略圖1-3電流跟蹤調(diào)制策略原理圖如圖1-3為電流跟蹤調(diào)制策略的基本原理[21]。在電流跟蹤調(diào)制策略中，設(shè)置比較器對輸出電流和給定電流進(jìn)行比較，設(shè)置一定寬度的滯環(huán)帶，當(dāng)輸出電流上升到了滯環(huán)帶的上界時(shí)，滯環(huán)比較器輸出端極性變換，改變開關(guān)器件的狀態(tài)使輸出電流減小，當(dāng)輸出減小至滯環(huán)區(qū)下限時(shí)，比較器輸出極性再次變換，改變開關(guān)器件的狀態(tài)

4、使輸出電流增大。這種調(diào)制策略，實(shí)際輸出電流是在給定電流的滯環(huán)帶寬度內(nèi)呈鋸齒狀變化，從而得到了所輸出的波形。在逆變器的工作過程中，由于開關(guān)器件的非線性，以及在大功率的工作場合下，開關(guān)器件的開關(guān)頻率受到限制，使得逆變器輸出電壓的諧波含量顯著增加，其危害主要有[22-24]：（1）對電網(wǎng)質(zhì)量的不利影響：隨著電機(jī)控制系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，變流器的使用比例大幅增加，向電網(wǎng)注入諧波，高頻次諧波會造成電壓電流波形發(fā)生畸變，會消耗相應(yīng)頻次的無功功率和有功功率。（2）對輸電線路穩(wěn)定的不利影響：電網(wǎng)內(nèi)部的高

5、頻諧波，易使繼電保護(hù)裝置發(fā)生誤動作，斷路器的通斷能力受到影響，消弧效果變差乃至產(chǎn)生電弧重燃，3第一章緒論容易發(fā)生短路；由于電網(wǎng)中的用電設(shè)備的狀態(tài)經(jīng)常在變動之中，易于產(chǎn)生串聯(lián)或并聯(lián)諧振，在特定頻率下產(chǎn)生諧振，在電網(wǎng)中產(chǎn)生過電壓和過電流，使電力傳輸發(fā)生故障。（3）對用電設(shè)備的不利影響：電動機(jī)通入含有諧波的電網(wǎng)電流，會產(chǎn)生更大的噪聲，運(yùn)行過程中諧波電流在定子回路和轉(zhuǎn)子繞組以及鐵心中產(chǎn)生附加損耗，降低了電機(jī)的運(yùn)行效率；如果發(fā)生諧振，會使電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩發(fā)生振蕩，引起機(jī)械共振，容易造成事故；對于白熾燈等用

6、電設(shè)備，諧波電流可能使其瞬時(shí)過電壓，影響其壽命。（4）對變壓器的不利影響：電網(wǎng)諧波會使電力系統(tǒng)中的變壓器產(chǎn)生更大的鐵耗和銅耗，主要包括鐵心的磁滯損耗、渦流損耗、電阻損耗和漏磁通帶來的雜散損耗，諧波會使變壓器鐵芯產(chǎn)生磁致伸縮，進(jìn)而產(chǎn)生變壓器噪聲。（5）對于計(jì)量設(shè)備和通信設(shè)備的不利影響：對于感應(yīng)型電力計(jì)量設(shè)備，當(dāng)諧波較大時(shí)，會產(chǎn)生較大計(jì)量誤差，造成計(jì)量不準(zhǔn)確；當(dāng)通訊設(shè)備附近存在電力線路時(shí)，二者存在電磁效應(yīng)和靜電效應(yīng)，產(chǎn)生了電磁場耦合，諧波分量對通信設(shè)備的音頻造成干擾，降低了音頻信號的質(zhì)量，破壞音頻信

7、號的正常傳導(dǎo)，不僅影響通信的清晰度，極端情況還會涉及生命安全。由于變流器工作中產(chǎn)生的諧波為電網(wǎng)和用電設(shè)備帶來了諸多危害，對諧波污染的治理引起了人們的日益關(guān)注。半導(dǎo)體器件的開關(guān)過程不是理想的，普遍存在導(dǎo)通和關(guān)斷損耗。特別是在高電壓大功率的情況下，電力電子器件的開關(guān)頻率不宜超過1kHz，否則過大的開關(guān)損耗會影響器件壽命，降低系統(tǒng)效率。傳統(tǒng)的脈寬調(diào)制原理，應(yīng)用載波比比較的方式生成一系列脈沖波與正弦波擬合，由于本身脈沖生成機(jī)制的固有機(jī)理，不可避免的會產(chǎn)生大量的高頻諧波[25]。因此，諧波污染程度已經(jīng)成為

8、了衡量電力電子變流裝置優(yōu)劣的重要指標(biāo)。特定諧波消除技術(shù)通過計(jì)算非線性消諧方程，求得開關(guān)角，控制逆變器通斷，達(dá)到了消除定次諧波，控制基波分量，改變諧波頻譜分布的目的，因此特定消諧技術(shù)的研究得到了廣泛的重視。雖然特定諧波消除調(diào)制策略具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但其實(shí)現(xiàn)的最大困難在于非線性消諧方程組的求解。因此將新型智能尋優(yōu)算法應(yīng)用于特定諧波消除調(diào)制策略的非線性方程求解之中，并通過參數(shù)優(yōu)化和算法改進(jìn)，提高求解效果并進(jìn)行仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究具有現(xiàn)實(shí)意義。4第一章緒論1.2特定諧波消除技術(shù)研究現(xiàn)狀以上所述的PWM調(diào)制策略