移相控制雙脈沖對(duì)電流諧波的抑制

彭　威，張俊洪，高鍵鑫

（海軍工程大學(xué)電氣工程學(xué)院，武漢430033）

移相控制雙脈沖對(duì)電流諧波的抑制

彭威，張俊洪，高鍵鑫

（海軍工程大學(xué)電氣工程學(xué)院，武漢430033）

隨著電力電子設(shè)備廣泛使用，其開關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的諧波越來(lái)越嚴(yán)重，本文研究移相控制雙脈沖對(duì)電流諧波的抑制作用，從源頭減小諧波產(chǎn)生，降低對(duì)外加濾波設(shè)備的依賴。以直流斬波器BUCK電路為例，用雙脈沖控制開關(guān)管時(shí)，在電流連續(xù)的情況下，對(duì)輸出波進(jìn)行傅立葉展開，各次諧波幅值與兩個(gè)脈沖的相位差有關(guān)。通過(guò)建立諧波與相位差的數(shù)學(xué)模型，利用MATLAB進(jìn)行仿真，用FFT分析比較了不同相位差時(shí)對(duì)諧波的抑制作用。

雙脈沖移相控制FFT分析

0引言

直流斬波器由于有著高功率變換效率、高功率密度等優(yōu)異性能，在電機(jī)調(diào)速中廣泛使用，電力電子器件的開關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的諧波會(huì)影響電機(jī)的運(yùn)行。有源濾波器雖然效果突出，但由于制作復(fù)雜、成本極高，實(shí)際使用更多的還是無(wú)源濾波器。LC無(wú)源濾波器的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本較低，但無(wú)源濾波器靈活性差，一組LC濾波器只能抑制某一次諧波，多組濾波器聯(lián)合使用才能起到很好的抑制效果。

如果抑制電力電子器件開關(guān)作用產(chǎn)生諧波，就能在一定程度上減小對(duì)濾波器的依賴。

本文以BUCK電路為例，提出的移相控制雙脈沖斬波器是在傳統(tǒng)斬波器上，用兩個(gè)同頻同占空比但不同相的脈沖控制開關(guān)管的開斷。當(dāng)雙脈沖的相位差取不同值時(shí)，輸出電流中各次諧波的含量不同，通過(guò)傅里葉變換可以得到輸出電流中各次諧波與相位差M的關(guān)系，求出合適的M，可以降低某幾次諧波的含量。

1單脈沖控制的BUCK電路工作原理

通過(guò)單脈沖控制開關(guān)管T使其周期性的通斷，能將直流電源的輸入電壓變換為電壓輸出給負(fù)載，如圖1所示。

在整個(gè)過(guò)程中：

（k為整數(shù)）

2移相控制雙脈沖的BUCK電路工作原理

通過(guò)移相控制的雙脈沖作用于開關(guān)管T使其周期性通斷，能將直流電源的輸入電壓變換為電壓輸出給負(fù)載，如圖2所示。

整個(gè)過(guò)程：

其中：

3仿真分析與結(jié)論

3.1輸出電壓諧波含量比較

比較公式（3）和公式（6）可以看出，要保證輸出電壓為給定值，在使用單脈沖控制開關(guān)管開斷時(shí)只能通過(guò)改變開關(guān)頻率來(lái)改變諧波含量，而在使用雙脈沖控制時(shí)還可以通過(guò)調(diào)整脈沖的相位差M來(lái)抑制諧波。

由圖可以看出，在單脈沖和相位差不同的雙脈沖控制時(shí)，輸出電壓中各次諧波的含量不同，在M取0.4時(shí)，增加輸出電壓中直流分量的大小并減小了開關(guān)頻率附近諧波含量的作用較明顯。

3.2輸出電流諧波含量比較

比較公式（4）和（7）可以看出，在輸出電流平均值給定的情況下，采用單脈沖控制時(shí)只有通過(guò)提高頻率，增大電感 來(lái)減小諧波，而在雙脈沖控制下，可以通過(guò)調(diào)整M可以抑制電流諧波。

從圖4可看出，雙脈沖移相控制相對(duì)單脈沖，輸出電流波動(dòng)小。結(jié)合表一和圖5可知，雙脈沖移相控制相比單脈沖，有效減少了輸出電流的1，3倍開關(guān)頻率的諧波，能從源頭減小諧波產(chǎn)生，降低對(duì)濾波器的依賴。

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Phase-Shifting Control of Double Pulse in Current Harmonic Elimination

Peng Wei，Zhang Junhong，Gao Jianxin
（College of Electrical Engineering，Naval Univ.of Engineering，Wuhan 430033，China）

With the wide usage of electronic devices，harmonic wave is becoming serious.The article shows how phase-shifting control of double pulse can eliminate current harmonics.In continuous conduction mode，mathematical model between harmonic and phase-shifting is built，and FFT is used to evaluate the harmonic content under different phase-shifting.

double pulse；phase-shifting control；FFT analysis

TM447

A

1003-4862（2016）07-0017-05

2015-12-09

彭威（1992-），男，碩士研究生。研究方向：電力電子技術(shù)。