如何降低逆變器輸出諧波，波形的脈寬更窄

?如何降低逆變器輸出諧波

采用多電平逆變器技術(shù)能有效降低逆變器輸出諧波。比如三電平逆變器相較于傳統(tǒng)兩電平逆變器，其輸出電壓波形更接近正弦波，諧波含量大幅降低。相關(guān)研究表明，三電平逆變器的低次諧波含量可降低至原來的30%左右 ，這是因?yàn)槎嚯娖郊夹g(shù)通過增加電平數(shù)量，使輸出電壓更逼近正弦波的階梯狀波形，減少了電壓突變，從而抑制了諧波產(chǎn)生。

優(yōu)化調(diào)制策略也是降低諧波的關(guān)鍵手段。以空間矢量調(diào)制(SVM)為例，它通過對(duì)電壓空間矢量的合理分配，能有效降低諧波含量。與傳統(tǒng)的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)相比，SVM可使逆變器輸出的總諧波失真(THD)降低至5%左右，這主要是由于SVM能更精確地控制逆變器輸出電壓的大小和相位，使輸出波形更接近理想正弦波。增大濾波器參數(shù)可以顯著抑制逆變器輸出諧波。

在逆變器輸出端接入合適的LC濾波器，當(dāng)電感值增大到一定程度，例如從0.5mH增大到1mH，電容值從10μF增大到20μF時(shí)，可有效濾除特定頻率的諧波。

根據(jù)實(shí)際測試，在某一特定工況下，能將5次諧波含量從15%降低至5%左右。提高逆變器的開關(guān)頻率對(duì)降低諧波有積極作用。當(dāng)開關(guān)頻率從10kHz提高到20kHz時(shí)，輸出電壓的諧波頻率會(huì)升高，低次諧波含量會(huì)相應(yīng)減少。研究顯示，在一定范圍內(nèi)，開關(guān)頻率提高一倍，低次諧波含量可降低約40%，因?yàn)楦叩拈_關(guān)頻率使得輸出電壓波形的脈寬更窄，更接近正弦波。運(yùn)用諧波注入法能降低逆變器輸出諧波。

通過向調(diào)制信號(hào)中注入特定頻率和幅值的諧波信號(hào)，可使逆變器輸出電壓的諧波分布發(fā)生變化，達(dá)到降低總諧波含量的目的。例如，注入三次諧波信號(hào)，可使基波幅值提高約15%，同時(shí)降低了高次諧波含量，總諧波失真能降低至8%左右。

采用智能控制算法如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，能自適應(yīng)地調(diào)整逆變器參數(shù)以降低諧波。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過對(duì)大量輸入輸出數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，可實(shí)時(shí)優(yōu)化逆變器的控制策略。實(shí)際應(yīng)用中，采用該算法可使逆變器輸出諧波的總諧波失真降低至4%左右，大大提高了電能質(zhì)量。

選用性能優(yōu)良的功率半導(dǎo)體器件可減少諧波產(chǎn)生。新型的寬禁帶半導(dǎo)體器件，如碳化硅(SiC)器件，其開關(guān)速度快、損耗低。與傳統(tǒng)的硅器件相比，使用SiC器件的逆變器輸出諧波總諧波失真可降低至3%左右，因?yàn)槠淇焖俚拈_關(guān)特性可減少電壓電流的過沖和拖尾現(xiàn)象，從而抑制諧波產(chǎn)生。合理設(shè)計(jì)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠抑制諧波。例如采用交錯(cuò)并聯(lián)式逆變器拓?fù)洌鄠€(gè)逆變器模塊交錯(cuò)工作，其輸出電流相互疊加，可有效抵消部分諧波。實(shí)際應(yīng)用中，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可使輸出電流的諧波含量降低至原來的50%左右。

進(jìn)行逆變器的參數(shù)匹配優(yōu)化也有助于降低諧波。對(duì)逆變器的電感、電容、電阻等參數(shù)進(jìn)行精確匹配和調(diào)整，根據(jù)電路模型和實(shí)際運(yùn)行工況進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。通過優(yōu)化后，可使逆變器輸出電壓的諧波含量降低至6%左右，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量。

定期對(duì)逆變器進(jìn)行維護(hù)和校準(zhǔn)可以確保其處于良好的工作狀態(tài)，從而降低諧波輸出。檢查功率器件的性能、電路板的連接情況等，及時(shí)更換老化或損壞的部件。經(jīng)驗(yàn)表明，經(jīng)過定期維護(hù)校準(zhǔn)的逆變器，其輸出諧波的總諧波失真可比未維護(hù)的降低約2%。

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