沈显庆，马志鹏，孙启智

(黑龙江科技大学 电气与控制工程学院， 哈尔滨 150022)

0 引 言

在矿井提升、冶金石化、电力机车牵引等高压大功率场合，受到功率器件的开关损耗及散热条件的限制，其开关频率较低。传统的调制策略如SPWM[1]、SVPWM[2]，在开关频率较低时，会产生大量低次谐波，严重影响系统的稳定运行[3]。SHEPWM可以在较低的开关频率下，通过计算合适的开关角度来消除某些低次谐波，从而提高输出波形的质量。在SHEPWM技术中，开关角均由非线性方程组求得，因此该调制技术的关键在于对建立的方程组进行求解。陈金平等[4]将牛顿下山法应用到SHEPWM方程组的求解，该算法原理简单，求解精度高；但其所求解中可能会出现不合理的解，降低了求解结果的可靠性。付光杰等[5]给出蚁群算法，求解效果较好，但算法前期信息素匮乏，求解效率较低。韩祥鹏[6]给出粒子群算法，收敛速度快，但算法后期易陷入局部最优。针对上述算法存在的问题，笔者以三电平NPC逆变器作为研究对象，提出采用头脑风暴优化算法(BSO)计算SHEPWM的非线性方程组，通过Simulink仿真研究，验证BSO算法求解结果的准确性。

1 消谐模型的建立

三电平NPC逆变器如图1所示。逆变器的每相桥臂由4个开关器件和2个箝位二极管组成，通过控制相邻的2个开关器件同时导通或关断，从而得到不同的输出电压Udc/2、0、-Udc/2。

图1 三电平NPC逆变器拓扑结构Fig. 1 Three-level NPC inverter topology

图2为三电平逆变器相电压输出波形，为了消除波形中的偶次谐波，使波形正负半周期奇对称，即

f(ωt)=-f(ωt+π)。

(1)

在1/2个周期内，为了消除谐波中的余弦分量，使波形前后1/4周期关于π/2偶对称，即