移相控制双脉冲对电流谐波的抑制

彭　威，张俊洪，高键鑫

（海军工程大学电气工程学院，武汉430033）

移相控制双脉冲对电流谐波的抑制

彭威，张俊洪，高键鑫

（海军工程大学电气工程学院，武汉430033）

随着电力电子设备广泛使用，其开关动作产生的谐波越来越严重，本文研究移相控制双脉冲对电流谐波的抑制作用，从源头减小谐波产生，降低对外加滤波设备的依赖。以直流斩波器BUCK电路为例，用双脉冲控制开关管时，在电流连续的情况下，对输出波进行傅立叶展开，各次谐波幅值与两个脉冲的相位差有关。通过建立谐波与相位差的数学模型，利用MATLAB进行仿真，用FFT分析比较了不同相位差时对谐波的抑制作用。

双脉冲移相控制FFT分析

0引言

直流斩波器由于有着高功率变换效率、高功率密度等优异性能，在电机调速中广泛使用，电力电子器件的开关动作产生的谐波会影响电机的运行。有源滤波器虽然效果突出，但由于制作复杂、成本极高，实际使用更多的还是无源滤波器。LC无源滤波器的设计简单，成本较低，但无源滤波器灵活性差，一组LC滤波器只能抑制某一次谐波，多组滤波器联合使用才能起到很好的抑制效果。

如果抑制电力电子器件开关作用产生谐波，就能在一定程度上减小对滤波器的依赖。

本文以BUCK电路为例，提出的移相控制双脉冲斩波器是在传统斩波器上，用两个同频同占空比但不同相的脉冲控制开关管的开断。当双脉冲的相位差取不同值时，输出电流中各次谐波的含量不同，通过傅里叶变换可以得到输出电流中各次谐波与相位差M的关系，求出合适的M，可以降低某几次谐波的含量。

1单脉冲控制的BUCK电路工作原理

通过单脉冲控制开关管T使其周期性的通断，能将直流电源的输入电压变换为电压输出给负载，如图1所示。

在整个过程中：

（k为整数）

2移相控制双脉冲的BUCK电路工作原理

通过移相控制的双脉冲作用于开关管T使其周期性通断，能将直流电源的输入电压变换为电压输出给负载，如图2所示。

整个过程：

其中：

3仿真分析与结论

3.1输出电压谐波含量比较

比较公式（3）和公式（6）可以看出，要保证输出电压为给定值，在使用单脉冲控制开关管开断时只能通过改变开关频率来改变谐波含量，而在使用双脉冲控制时还可以通过调整脉冲的相位差M来抑制谐波。

由图可以看出，在单脉冲和相位差不同的双脉冲控制时，输出电压中各次谐波的含量不同，在M取0.4时，增加输出电压中直流分量的大小并减小了开关频率附近谐波含量的作用较明显。

3.2输出电流谐波含量比较

比较公式（4）和（7）可以看出，在输出电流平均值给定的情况下，采用单脉冲控制时只有通过提高频率，增大电感 来减小谐波，而在双脉冲控制下，可以通过调整M可以抑制电流谐波。

从图4可看出，双脉冲移相控制相对单脉冲，输出电流波动小。结合表一和图5可知，双脉冲移相控制相比单脉冲，有效减少了输出电流的1，3倍开关频率的谐波，能从源头减小谐波产生，降低对滤波器的依赖。

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［4]杜学龙，刘志珍，王建，陈航，孙勇，厉志辉.电动汽车充电站谐波抑制方法的对比分析［J］.2012，40（12）.

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，硕士研究生。研究方向：电力电子技术。