本發(fā)明涉及h橋變流器pwm，具體涉及一種h橋變流器采樣及調(diào)制環(huán)節(jié)的非線性頻域建模方法。

背景技術(shù)：

1、目前，并網(wǎng)變流器諧波分析研究主要集中在奈奎斯特采樣頻率(nsf)或開關(guān)頻率(sf)以下的頻率范圍，充分利用線性化方法。然而，在一些實際的大功率工業(yè)應(yīng)用中，如電力鐵路或風(fēng)力發(fā)電，諧波問題在可高達(dá)數(shù)千赫茲的寬頻率內(nèi)十分具有挑戰(zhàn)性。這是由于混疊效應(yīng)和邊帶效應(yīng)，在低頻時影響可以忽略不計，而在高頻時，由于頻率耦合和非線性特性，會產(chǎn)生很大的差異。

2、因此，需要尋找一種非線性特性表征方法，將諧波分析頻率擴(kuò)展到整個頻率范圍，可以從諧波失穩(wěn)、諧波諧振、諧波過電壓、濾波器設(shè)計等方面全面、明確地分析并網(wǎng)變換器的諧波性能。現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足主要有：

3、1)fhr設(shè)置為2.5khz是fsw＝fsam＝10khz的四分之一，表明它可能不足以用于低fsw和高fhr的大功率應(yīng)用。

4、2)可以獲得(0,fsw/4)的更寬阻尼區(qū)域，但對于實際應(yīng)用中頻率遠(yuǎn)高于fsw的高次諧波諧振，其寬度也不夠。

5、3)正等效電阻頻率范圍僅為fsw/2。

6、可見，以上三個方法無法處理高功率gcc，其fsw只有幾百赫茲，而fhr可能達(dá)到數(shù)千赫茲。

7、4)是基于fsam＝fsw或2fsam＝fsw的假設(shè)，并將pwm過程簡化為一個比例分量。雖然擴(kuò)大了gcc的適用頻率，但在實際應(yīng)用中，由于gcc的多路或模塊化級聯(lián)結(jié)構(gòu)，fsam和fsw之間的乘法關(guān)系可以是0.5倍、一倍、兩倍、四倍甚至任意倍數(shù)。

8、可見，以上四種方法在適用的頻率范圍上都受到了限制。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的一種結(jié)合ae的采樣環(huán)節(jié)及結(jié)合se的調(diào)制環(huán)節(jié)，使其具有通用性，并通過采用基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的回歸方法映射脈寬調(diào)制過程的輸入輸出關(guān)系，將諧波分析頻率擴(kuò)展到整個頻率范圍，可以從諧波失穩(wěn)、諧波諧振、諧波過電壓、濾波器設(shè)計等方面全面、明確地分析gcc的諧波性能。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

2、本發(fā)明提供了一種h橋變流器采樣及調(diào)制環(huán)節(jié)的非線性頻域建模方法，其包括以下步驟：

3、s1、采集并網(wǎng)變換器的電壓和電流信號；

4、s2、使用ae采樣環(huán)節(jié)對采集的信號進(jìn)行預(yù)處理；

5、s3、使用se調(diào)制環(huán)節(jié)對預(yù)處理后的信號進(jìn)行調(diào)制；

6、s4、將控制模型分為線性及非線性部分；

7、s5、建立非線性特征；

8、s6、使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來擬合頻率耦合部分fcp頻譜傳遞函數(shù)；

9、s7、形成包括頻率無關(guān)部分fip和頻率耦合部分fcp在內(nèi)的整個頻率范圍內(nèi)的控制模型；

10、s8、完成寬頻域分析；

11、優(yōu)選的，在上述的h橋變流器采樣及調(diào)制環(huán)節(jié)的非線性頻域建模方法中，所述步驟s2中考慮了在混疊效應(yīng)(ae)的影響下，需要對fce進(jìn)行尋址，將采樣過程建模為一個多輸入-多輸出矩陣。

12、優(yōu)選的，在上述的h橋變流器采樣及調(diào)制環(huán)節(jié)的非線性頻域建模方法中，所述步驟s3中考慮了在邊帶效應(yīng)(se)的影響下，采用自然數(shù)群(m,k)對邊帶諧波進(jìn)行陣列，確定了不同調(diào)制波頻率時變換器輸出電壓vc的邊帶諧波頻率范圍；

13、優(yōu)選的，在上述的h橋變流器采樣及調(diào)制環(huán)節(jié)的非線性頻域建模方法中，所述步驟s4進(jìn)一步包括：

14、s4-1、將低頻部分和高頻部分分開處理；

15、s4-2、低頻部分混疊效應(yīng)和邊帶效應(yīng)可忽略不計，視為線性部分，使用傳統(tǒng)的zoh模型；

16、s4-3、高頻部分頻率耦合，視為非線性部分。

17、優(yōu)選的，在上述的h橋變流器采樣及調(diào)制環(huán)節(jié)的非線性頻域建模方法中，所述步驟s6的進(jìn)一步包括：

18、s6-1、生成fcp的輸入和輸出數(shù)據(jù)，其中，可以選擇使用matlab中的可視化仿真工具simulink生成fcp輸入和輸出數(shù)據(jù)；

19、s6-2、然后，在50～5000hz(fsw的2.5倍)的頻率場中對輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行表征；

20、s6-3、訓(xùn)練數(shù)據(jù)、驗證數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)，選擇彈性反向傳播算法，該算法可以根據(jù)不同的權(quán)重選擇不同的學(xué)習(xí)率來加速算法的收斂；

21、s6-4、用ann來直接代替pwm環(huán)節(jié)在寬頻率范圍內(nèi)預(yù)測諧波頻譜輸出。

22、優(yōu)選的，在上述的h橋變流器采樣及調(diào)制環(huán)節(jié)的非線性頻域建模方法中，所述步驟s7的具體過程為：

23、在fip中，信號傳輸過程是線性的，傳遞函數(shù)中的n×n矩陣簡化為簡單的對角矩陣；結(jié)合s6的傳遞函數(shù)生成控制模型。

24、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提出了結(jié)合ae的采樣環(huán)節(jié)及結(jié)合se的調(diào)制環(huán)節(jié)，使其具有通用性，并設(shè)計了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來預(yù)測fcp的輸出，處理了復(fù)雜非線性問題。本發(fā)明將諧波分析頻率擴(kuò)展到整個頻率范圍，可以從諧波失穩(wěn)、諧波諧振、諧波過電壓、濾波器設(shè)計等方面全面、明確地分析gcc的諧波性能。

技術(shù)特征：

1.一種h橋變流器采樣及調(diào)制環(huán)節(jié)的非線性頻域建模方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的h橋變流器采樣及調(diào)制環(huán)節(jié)的非線性頻域建模方法，其特征在于，所述步驟s2中考慮了在混疊效ae應(yīng)的影響下，需要對fce進(jìn)行尋址，將采樣過程建模為一個多輸入-多輸出矩陣。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的h橋變流器采樣及調(diào)制環(huán)節(jié)的非線性頻域建模方法，其特征在于，所述步驟s3中考慮了在邊帶效應(yīng)se的影響下，采用自然數(shù)群(m,k)對邊帶諧波進(jìn)行陣列，確定了不同調(diào)制波頻率時變換器輸出電壓vc的判斷后的邊帶諧波頻率范圍。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的h橋變流器采樣及調(diào)制環(huán)節(jié)的非線性頻域建模方法，其特征在于，所述步驟s4中，將低頻部分和高頻部分分開處理，其中，低頻部分混疊效應(yīng)和邊帶效應(yīng)可忽略不計，視為線性部分，使用傳統(tǒng)的zoh模型進(jìn)行處理；高頻部分頻率耦合，視為非線性部分。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的h橋變流器采樣及調(diào)制環(huán)節(jié)的非線性頻域建模方法，其特征在于：所述步驟s6的進(jìn)一步包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的h橋變流器采樣及調(diào)制環(huán)節(jié)的非線性頻域建模方法，其特征在于：所述步驟s7的具體過程為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于H橋變流器采樣及調(diào)制環(huán)節(jié)的非線性頻域建模方法，其涉及H橋變流器PWM技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用結(jié)合AE的采樣環(huán)節(jié)及結(jié)合SE的調(diào)制環(huán)節(jié)將諧波分析擴(kuò)展到整個頻率范圍；將控制模型分為FIP和FCP，并設(shè)計了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來預(yù)測FCP的輸出，以處理復(fù)雜非線性。

技術(shù)研發(fā)人員：史丹,高東升,楊銳,王紹勇,尹君君,田福州,高揚(yáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京城建設(shè)計發(fā)展集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6