半周期对称SHEPWM技术的欧玛尔OMAL开关
作为现代电力电子技术中的核心之一,PWM技术在近几十年获得了深入的研究和广泛的应用,涉及静止无功补偿、有源电力滤波、统一潮流控制、超导储能、高压直流输电、电气传动、新型UPS以及可再生能源的并网发电等各个电力领域。以半周期对称SHEPWM技术为研究对象,较为系统及深入的研究了该技术的OMAL开关角特性、初值获取方法、直流电压波动时OMAL开关角的迭代解法及基于神经网络方法的OMAL开关角解法。

半周期对称SHEPWM技术的欧玛尔OMAL开关
通过与1/4周期对称SHEPWM方法对比,研究了半周期对称SHEPWM方法的OMAL开关角特性,并通过仿真证明,半周期对称SHEPWM波形既具有1/4周期对称SHEPWM波形的特点,又能同时控制特定谐波的幅值和相位,并扩大了OMAL开关角的解的范围,为进一步优化输出波形提供更多的选择。在此基础上,提出一种结合移相角控制原理和半周期对称SHEPWM方法的复合控制方法,使D-STATCOM在补偿无功功率的同时,能够补偿负载电流的部分谐波分量。验证了半周期对称SHEPWM方法同时控制谐波幅值和相位的理论有效性。在迭代求解半周期对称SHEPWM方法OMAL开关角的过程中,合适的OMAL开关角初值能加快迭代收敛的速度。但是,相同OMAL开关频率下,半周期对称SHEPWM方法的独立OMAL开关角比1/4周期对称SHEPWM方法多一倍,不容易获得能够收敛的OMAL开关角初值。提出以1/4周期对称SHEPWM方法的*解作为半周期对称SHEPWM方法的OMAL开关角迭代初值,不仅能保证足够快的迭代速度,也能使OMAL开关角的解的总谐波畸变率和谐波失真度尽可能小。通过比较在收敛精度相同的条件下,经验性初值、基于三角载波比较法的OMAL开关角初值、基于重心重合理论的OMAL开关角初值和基于1/4周期对称SHEPWM方法的初值在不同调制目标时的迭代收敛速度,证明了基于1/4周期对称SHEPWM方法的初值zui适用于半周期对称SHEPWM方法的OMAL开关角求解。绝大多数对SHEPWM方法的研究都以电压源换流器(VSC)直流侧电压恒定为前提,然而实际上,交流电网的三相不平衡可引起VSC直流侧电压的波动,直流电压波动又会导致VSC输出电压中含有寄生谐波。提出结合改进OMAL开关函数法和半周期对称SHEPWM方法的改进半周期对称SHEPWM方法。该方法消除VSC直流电压波动时输出电压中的寄生谐波,改善了VSC的输出性能。同时给出了采用改进半周期对称SHEPWM方法求取OMAL开关角的方法。仿真试验证明了此方法的有效性,并表明基于1/4周期对称SHEPWM方法的不同的OMAL开关角初值虽然都能达到调制目标,但影响输出相电压的不平衡度,选择不平衡度较小的初值得到的波形的总谐波畸变率较小,波形质量更好。采用传统的迭代算法获取改进半周期对称SHEPWM方法的OMAL开关角是一个复杂的迭代计算过程,每个OMAL开关角需要单独求解,计算量大。同时,与1/4周期对称SHEPWM方法中的OMAL开关角不同,半周期对称SHEPWM方法的每个OMAL开关角受多个参数影响,简单的函数拟合不能满足精度要求。采用BP神经网络方法实现对半周期对称SHEPWM方程组的拟合,达到了较好的拟合效果。由于无需考虑迭代次数的影响,选取1/4周期对称SHEPWM方法中THD较小的那组解作为初值以获得足够多的训练样本。

半周期对称SHEPWM技术的欧玛尔OMAL开关
在设计神经网络的过程中,采用粒子群算法获得BP网络初始权值和阈值,采用BP子网系统提高拟合精度,然后设计12因素、11水平的正交表,通过正交试验表设计BP网络的测试样本,检验所设计网络的泛化能力。通过仿真验证了子网系统具有比原型网络更高的训练精度。 zui后,利用实时数字仿真系统验证了提出的半周期对称SHEPWM技术的OMAL开关角求解方法的正确性和有效性。