顾 丹

(四川城市职业学院智能制造与交通学院,四川 成都 610000)

0 引言

现代工业技术的发展离不开大功率逆变器的支撑。 中性点箝位型(neutral point clamped,NPC)三电平电路因低谐波畸变率、低器件承受压降和结构简单等优点而被广泛应用[1]。 特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic elimination pulse widch modulation,SHEPWM)法作为NPC 拓扑电路常用的调制策略[2],具有直流侧电流纹波小、开关损耗低、能有效消除低次谐波的优点[3]。 SHEPWM 策略的核心在于求解开关角度。 而关于开关角度的方程属于非线性方程组[4],对求解方法具有较高的要求。 文献[5]利用量子遗传算法求解SHEPWM 策略开关角度,提高了求解速度,也为智能算法在SHEPWM 策略中的应用提供了新的解决思路。 本文利用萤火虫算法(firely algorithm,FA)准确、快速的寻优能力,实现了SHEPWM 策略中非线性方程的快速求解,从而准确消除了NPC 逆变器的特定谐波、降低谐波畸变率。

1 SHEPWM 原理分析

SHEPWM 通过计算选取N个开关角度,以实现消除(N-1)个谐波的目的[6]。 SHEPWM 单相输出电压波形如图1 所示。

图1 SHEPWM 单相输出电压波形Fig.1 Single-phase output voltage waveform of SHEPWM

由于三次及三次倍数的谐波在线电压中可抵消,因此主要针对非三倍数的奇次谐波分量进行消除[7]。式(3)展示了消除5、7、11 次谐波的具体表达式。

式中:α1、α2、α3、α4分别为目标方程组的四个开关角度变量;m为基波调制度。

对于式(3)所示的非线性方程组,通常采用同伦算法与牛顿迭代法相结合求解开关角度。 但是该方法计算量大且对初值要求较高,易出现不收敛的情况。因此,本文采用萤火虫算法实现开关角度的求解。

2 FA 的优化

2.1 FA 数学描述

萤火虫作为自然界的一种常见昆虫,其发光的特性引起人们的注意并对其展开研究。……