电能变换领域中随机脉宽调制技术研究概况及展望*

2021-07-20董雨莳聂子玲朱俊杰

电机与控制应用 2021年6期

董雨莳, 许杰, 聂子玲, 刘洋, 朱俊杰

(海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室，湖北武汉 430033)

0 引言

在电力牵引与传动领域中，各类机电负载供电电源的输出电能质量关系到整体机电系统运行的安全与稳定[1-3]。脉宽调制(PWM)技术是现代电力变换系统中最常见的调制方法，然而传统的PWM技术存在一个固有问题：输出电压谐波高度集中在开关频率整数倍附近，过高的谐波峰值会对机电系统的安全稳定运行产生威胁[4-6]。在现代轨道交通、舰船全电推进等领域，电力变换装置的电压与功率等级不断提高，交流电源输出电压谐波直接影响动力系统运行的安全[7-10]；对机电负载而言，单一频率的谐波功率会引发较大的机械振动与声学噪声，不利于系统稳定与人员健康[11-12]；在目标探测与识别领域，雷达导引头对目标的识别主要依靠目标单位产生的谐波强度、散射系数或频谱分布程度，因此舰船噪声特别是潜艇噪声的频谱分布特性与其隐蔽性能高度相关[13-14]。

随机脉宽调制(RPWM)技术可以显著削弱频谱上开关频率整数倍次的谐波峰值，同时弱化对应次数谐波的功率谱及频谱特征,避免分布集中的谐波对机电系统安全稳定运行带来的威胁[15]。本文总结了RPWM技术的工程研究现状，对各类RPWM的基本原理进行介绍，概述了这一技术存在的问题，并基于此对未来的研究方向进行了展望和预测。