基于SPWM 控制策略的逆变器谐波分析

中国船舶重工集团公司第七一五研究所 高少波 康真威

本文对多种PWM控制技术进行研究，通过对逆变器交流侧电压的FFT分析，得到不同控制策略下的谐波分布。对比各种SPWM控制技术，倍频SPWM控制策略具有其高频优势，其低次谐波和高次谐波相对较小，总谐波畸变较小，在不考虑滤波电容设计的情况下，具有较好的谐波运行特性。

随着ICBT等快速发展的可控电力电子器件，有力地促进了交流传动技术的进步。由于许多脉宽调制(PWM)技术的涌现，各种常用型号和规格的彩色转换器产品层出不穷，特别是级联式多电平逆变器，它采用串联功率单元的结构实现高压输出，对电网的谐波污染很小，输出电压和电流的谐波含量低，这是最有前途的技术之一。逆变器中最成熟的全桥逆变器，其控制方式分为双极性和单极性，与双极性相比，单极性控制方式具有损耗低、电磁干扰小、开关谐波小等优点。本文对各种常见SPWM控制策略进行概述分析对比，在高频领域，单极性PWM，特别是倍频PWM控制技术具有其独特优点，在开关损耗及高频谐波等方面具有较好的运行特性，在很大程度上减少了功率器件，降低了开关损耗，提高了PWM逆变器的工作效率。

1 基本操作方法

逆变器的基本操作思想是通过控制功率电子开关器件（如MOSFET、IGBT等）的高频开关，实现从直流输入到交流输出的转换。为了输出期望的波形（如正弦波），必须合理控制开关器件的通断时间（即占空比），最常见的方法是脉宽控制（PWM），PWM控制技术是变频技术的核心技术之一。……