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空间矢量脉宽调制(SVPWM)中的谐波

计算空间矢量脉宽调制(SVPWM)中边带谐波需要结合双重傅里叶积分法和频谱分析法。SVPWM的输出电压可以分解为基波和高次谐波的叠加。通过双重傅里叶积分,可以解析出各次谐波的分布及幅值。

典型谐波分布

  • 主谐波:集中在载波频率整数倍。
  • 边带谐波:围绕主谐波对称分布。

边带谐波

  • 载波频率f_c,角频率w_c = 2 \pi f_c
  • 基波频率f_0,角频率w_0 = 2 \pi f_0
  • 调制比为M,(0 \le M \le 1)

输出电压的频谱中,边带谐波的频率为:

f_{harmonic} = m \cdot f_c \pm n \cdot f_0

其中:m是载波谐波次数m = 1,2,3,...。n是基波谐波次数n = 1,3,5,...mn满足m+n为奇数(由SVPWM对称性决定)。由于SVPWM的对称调制策略,边带谐波成对出现。

在三相平衡系统中,某些谐波(如3次及3的倍数次)会被抵消,线电压谐波幅值低于相电压。

边带谐波幅值的通用公式

对于三相SVPWM,边带谐波幅值(线电压)的近似表达式为:

V_{mn} = \frac{4V_{dc}}{\pi} \cdot \frac{1}{m} \cdot J_n(\frac{m \pi M}{2})

其中:

  • V_{dc}:直流母线电压
  • J_n(\cdot):第n阶贝塞尔函数
  • mn满足m+n为奇数(由SVPWM对称性决定)

M增大时,贝塞尔函数J_n的幅值可能先增大后减小,导致谐波幅值非线性变化。

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