调制波幅值和频率高频干扰下并网变换器PWM幅频特性的多重傅里叶级数分析方法

随着新能源发电与电力电子设备渗透率提升，变换器开关频率附近的高频谐波与间谐波日益显著，影响电能质量与系统稳定性。脉宽调制（PWM）是引发复杂频率成分的重要原因。本文提出基于多重傅里叶级数的PWM分析方法，建模含复杂频率调制波与载波调制的PWM信号，揭示基频、干扰频率与载波频率间的耦合关系及其对高频谐波与间谐波生成的影响，并建立幅频特性与调制参数的关联。提出简化的级数系数计算方法以降低复杂度。仿真与实验验证了该方法的有效性。

随着新能源发电和电力电子设备在电力系统中的渗透率逐步提高,变换器开关频率附近的高频谐波和间谐波在电网中越发显著,由此产生的波形畸变和振荡问题会严重影响电网的电能质量和运行稳定性.并网变换器采用脉宽调制(pulse width modulation,PWM)控制是导致电网中出现复杂频率谐波和间谐波的重要原因.掌握并网变换器的PWM幅值和频率特性对于研究电网电压/电流在异常频率下的波形畸变和振荡问题以及形成对应的抑制方法具有重要意义.为此,开展调制波幅值和频率干扰下的变换器PWM幅值和频率特性研究.基于调制波的幅值和频率干扰特性以及多元周期函数多重傅里叶级数分解的原理,提出多重傅里叶级数PWM分析方法,实现对由复杂频率分量构成的调制波和载波调制生成的PWM信号的准确建模和频谱分析;揭示PWM中基频、干扰频率和载波频率之间的耦合关系,明确PWM信号中高频谐波和间谐波分量的产生原因及幅值和频率特性与调制波、载波和干扰之间的关联;以降低计算复杂性和增强多重傅里叶级数法在PWM分析中的适用性为目标,提出一种简便的多重傅里叶级数系数计算方法;最后,通过仿真和实验验证所提方法的有效性.