[发明专利]基于多元宇宙优化的MPUC逆变器选择性谐波消除方法

说明书

本发明提供一种基于多元宇宙优化的MPUC逆变器选择性谐波消除方法，涉及MPUC逆变器脉宽调制技术领域。该方法首先利用不同的电源电压幅值与不同的调制控制配合产生不同的输出电压波形，使用五种状态来触发MPUC逆变器；再对三相五电平MPUC逆变器供电感应电机的转矩脉动特性进行分析，对比分析选择性消除不同次电源谐波对电机转矩脉动影响；最后采用多元宇宙优化算法通过探索和开采两个过程对空间进行搜索探测，以求解选择性谐波消除脉宽调制SHEPWM的开关角，从而实现三相五电平MPUC逆变器的选择性谐波消除。该方法通过选择性消除逆变电源中的特定次时间谐波，可以有效抑制感应电机中的对应次转矩脉动，提高了电机工作稳定性。

技术领域

本发明涉及MPUC逆变器脉宽调制技术领域，尤其涉及一种基于多元宇宙优化的MPUC逆变器选择性谐波消除方法。

背景技术

目前，从控制逆变器谐波角度降低电机电磁噪声和转矩脉动的方法有：软、硬件滤波器，提高开关频率，动态调整开关频率，随机PWM策略，改进逆变器拓扑结构，以及消除特定时间谐波等。文献电动汽车用感应电机削弱振动和噪声的随机PWM控制策略通过在控制算法中增加带通数字滤波器，实现对特定频率带内谐波的选择性控制，但数字滤波器的计算量相对较大。文献Acoustic noise in induction motors:causes and solutions证明了增加变流器开关频率，可以有效降低电机的运行噪声，但过高的开关频率会造成功率开关器件的损耗增大和应力增加等负面效应；文献Audible noise and losses invariable speed induction motor drives with IGBT inverters-influence of thesquirrel cage design and the switching frequency通过动态改变开关频率，降低了电机系统在不同运行状态的振动；文献Characterization and Selection ofProbability Statistical Parameters in Random Slope PWM Based on UniformDistribution通过随机开关频率有效降低交流电机中位于开关频率整数倍附近的电磁噪声，但在随机扩频的过程中，有可能造成原谐波峰值附近位置的谐波含量反而增加，从而产生新的电磁振动和电磁噪声；

选择性谐波消除脉宽调制(Single-Phase Step-Up Switched-Capacitor-BasedMultilevel Inverter Topology With SHEPWM)策略是消除逆变器低阶时间谐波和适应低开关频率的有效方法。常用的SHEPWM非线性超越方程求解方法有数值法、代数法和智能算法等。近年来一些新型智能算法被应用于SHEPWM策略中。文献实数编码遗传模拟退火算法SHEPWM控制技术采用遗传算法，但种群规模、变异概率、交配概率、进化代数和种群初始化的选择均可能导致种群的进化能力丧失，多样性降低，种群早熟，或出现不收敛的情况。文献T型三电平逆变器PWM调制策略的研究采用粒子群优化算法，其性能及收敛性受参数的直接影响，参数的设置在很大程度上还依赖经验。文献Application of the BeeAlgorithm for Selective Harmonic Elimination Strategy in MultilevelInverters将蜂群算法应用到SHEPWM方程组的计算，具有精度高的优点，但收敛速度慢，易早熟；文献混沌蚁群算法在三电平逆变器SHEPWM策略中的应用给出蚁群优化算法，但是起初信息素匮乏，全局收敛性差，效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于多元宇宙优化的MPUC逆变器选择性谐波消除方法，选择性消除五电平MPUC逆变器的谐波。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：基于多元宇宙优化的MPUC逆变器选择性谐波消除方法，包括以下步骤：