3.1.1 适当提高载波频率

对于通过电力电子变流器并网的分布式电源,脉宽调制采用更高的载波频率,以减少低次谐波的发生量。因为如果提高SPWM的载波频率,则逆变器输出电压的主要谐波也会分布在较高的频率波段。而高频谐波是可以用一套高通滤波器集中滤除的。如果载波比(载波频率与调制波频率之比)的值足够大,甚至可以省去用于处理低次谐波的交流滤波器。

但是随着载波频率的提高,会增加功率元件的开关次数和开关损耗,对功率元件和控制电路的要求更高,且逆变器的整体效率降低。因此,载波频率也不是可以任意选取的,载波比的大小有一定的限制。

为协调二者的矛盾,一般认为在中小功率的逆变器中,SPWM的载波频率取3kHz左右为宜。对于三相逆变器,为了保证逆变器三相输出电压的对称性,载波比应该取3的奇次整数倍。

3.1.2 注入适当的谐波

注人适当的3次谐波分量,有时可以使PWM的性能得以提高。在正弦函数中注人一定的3次谐波以后,其调制函数可表示为

式中,M为调制比;k∈[0.1]为注入的3次谐波分量的比例系数。

由式(3)调制生成的SPWM脉冲可以将逆变器输出的线电压幅值提高15%左右,并大大改善谐波电流状况。因此,要提高电压利用率,使逆变器的输出电压和谐波特性达到一定的要求,只需要为k选取一合理的值即可。

3.1.3 特定谐波消除法

特定谐波消除脉宽调制(Selective Harmonic Elimination - PWM, SHE-PWM)的基本理论是,在电压波形的特定位置设置“缺口”,通过每半个周期间中逆变器的多次换向,恰当地控制逆变器脉宽调制电压的波形,通过脉宽平均法把逆变器输出的方波电压转换成等效的正弦波,以消除某些特定的谐波,实现总体谐波性能的提高。

3.2 减少分布式电源的谐波输出

如果分布式电源输入到电网的电流中含有较多的谐波分量,则采用电力滤波器就地吸收谐波源所产生的谐波电流,是抑制谐波污染的有效措施。根据滤波原理,电力滤波器可分为无源滤波器、有源滤波器,以及两者的组合——混合滤波器。

3.2.1 无源滤波器

无源滤波装置即LC滤波器。无源滤波装置在运行中多与谐波源并联,除起到滤波作用外,还可以兼顾无功补偿的需要。

无源滤波器主要有以下几种:(1)单调谐滤波器,由电容与电感串联而成,具有与某低次谐波频率一致的谐振频率,可用来消除该低次谐波;(2)双调谐滤波器,由调谐在不同谐振频率的两组电容与电感串联而成,对应于两种谐振频率,滤波器呈现低阻抗;(3)高通滤波器,用来滤除某高次谐波及该次频率以上的谐波。