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半周期對稱SHEPWM技術的歐瑪爾OMAL開關
作為現代電力電子技術中的核心之一,PWM技術在近幾十年獲得了深入的研究和廣泛的應用,涉及靜止無功補償、有源電力濾波、統一潮流控制、超導儲能、高壓直流輸電、電氣傳動、新型UPS以及可再生能源的并網發電等各個電力領域。以半周期對稱SHEPWM技術為研究對象,較為系統及深入的研究了該技術的OMAL開關角特性、初值獲取方法、直流電壓波動時OMAL開關角的迭代解法及基于神經網絡方法的OMAL開關角解法。

半周期對稱SHEPWM技術的歐瑪爾OMAL開關
通過與1/4周期對稱SHEPWM方法對比,研究了半周期對稱SHEPWM方法的OMAL開關角特性,并通過仿真證明,半周期對稱SHEPWM波形既具有1/4周期對稱SHEPWM波形的特點,又能同時控制特定諧波的幅值和相位,并擴大了OMAL開關角的解的范圍,為進一步優化輸出波形提供更多的選擇。在此基礎上,提出一種結合移相角控制原理和半周期對稱SHEPWM方法的復合控制方法,使D-STATCOM在補償無功功率的同時,能夠補償負載電流的部分諧波分量。驗證了半周期對稱SHEPWM方法同時控制諧波幅值和相位的理論有效性。在迭代求解半周期對稱SHEPWM方法OMAL開關角的過程中,合適的OMAL開關角初值能加快迭代收斂的速度。但是,相同OMAL開關頻率下,半周期對稱SHEPWM方法的獨立OMAL開關角比1/4周期對稱SHEPWM方法多一倍,不容易獲得能夠收斂的OMAL開關角初值。提出以1/4周期對稱SHEPWM方法的*解作為半周期對稱SHEPWM方法的OMAL開關角迭代初值,不僅能保證足夠快的迭代速度,也能使OMAL開關角的解的總諧波畸變率和諧波失真度盡可能小。通過比較在收斂精度相同的條件下,經驗性初值、基于三角載波比較法的OMAL開關角初值、基于重心重合理論的OMAL開關角初值和基于1/4周期對稱SHEPWM方法的初值在不同調制目標時的迭代收斂速度,證明了基于1/4周期對稱SHEPWM方法的初值zui適用于半周期對稱SHEPWM方法的OMAL開關角求解。絕大多數對SHEPWM方法的研究都以電壓源換流器(VSC)直流側電壓恒定為前提,然而實際上,交流電網的三相不平衡可引起VSC直流側電壓的波動,直流電壓波動又會導致VSC輸出電壓中含有寄生諧波。提出結合改進OMAL開關函數法和半周期對稱SHEPWM方法的改進半周期對稱SHEPWM方法。該方法消除VSC直流電壓波動時輸出電壓中的寄生諧波,改善了VSC的輸出性能。同時給出了采用改進半周期對稱SHEPWM方法求取OMAL開關角的方法。仿真試驗證明了此方法的有效性,并表明基于1/4周期對稱SHEPWM方法的不同的OMAL開關角初值雖然都能達到調制目標,但影響輸出相電壓的不平衡度,選擇不平衡度較小的初值得到的波形的總諧波畸變率較小,波形質量更好。采用傳統的迭代算法獲取改進半周期對稱SHEPWM方法的OMAL開關角是一個復雜的迭代計算過程,每個OMAL開關角需要單獨求解,計算量大。同時,與1/4周期對稱SHEPWM方法中的OMAL開關角不同,半周期對稱SHEPWM方法的每個OMAL開關角受多個參數影響,簡單的函數擬合不能滿足精度要求。采用BP神經網絡方法實現對半周期對稱SHEPWM方程組的擬合,達到了較好的擬合效果。由于無需考慮迭代次數的影響,選取1/4周期對稱SHEPWM方法中THD較小的那組解作為初值以獲得足夠多的訓練樣本。

半周期對稱SHEPWM技術的歐瑪爾OMAL開關
在設計神經網絡的過程中,采用粒子群算法獲得BP網絡初始權值和閾值,采用BP子網系統提高擬合精度,然后設計12因素、11水平的正交表,通過正交試驗表設計BP網絡的測試樣本,檢驗所設計網絡的泛化能力。通過仿真驗證了子網系統具有比原型網絡更高的訓練精度。 zui后,利用實時數字仿真系統驗證了提出的半周期對稱SHEPWM技術的OMAL開關角求解方法的正確性和有效性。