SPWM优化技巧：从1.3.4优化到更高水平

为克服SPWM的缺点，专家们开发了一些优化和改造的方案，下面介绍两种实用方案。

1.特定谐波消除法

根据式（1-5）和式（1-6），可知逆变器输出谐波中以5、7次谐波辐值最大，其次为11、13，以下则很小了。因此能消去这些谐波，则损耗、振动就很小了。特定谐波消除法的主要思想是将谐波幅值最大的几个低次谐波消除。

以消除5、7次两个谐波为例，图1-25所示为消除5、7次两个谐波在π/2时间内开断3次的波形，图中脉冲的起点的时间叫做开关角，是开关器件开通时刻，即a₁、a₂、a3，用计算方法得到。先列出要消去谐波的幅值方程，再联立求解。

给定a₁，即第一个方程等于a₁，第2、3两个方程等于0，再联立解方程可得a₁、a₂和a₃。有了这3个数值，电压波形就可以确定下来，按照所得开关角度进行通、断，便可消除5、7次谐波，逆变器输出谐波分量就大大减少了。

图1-25 特定谐波消除法的输出电压波形

低次谐波中11、13次谐波幅值也较大，若要进一步消除谐波分量，可再增加两个方程求出a₁₁，a₁₃便可实现（波形图要重新设计）。

特定谐波消除法的缺点是：由于式（1-9）是超越方程，需要用计算机计算，并且计算和控制过程十分繁琐，开关频率越高，即m越大，就要解更大的联立超越方程组，并占用很大的内存来存储开关角度，所以在开关频率很高的逆变器中很难采用。

2.注入3次谐波法(www.xing528.com)

一般逆变器的直流利用率不高，要提高直流利用率可采用注入3次谐波法，注入3次谐波法又称准正弦波脉冲宽度调制法，当调制波幅值大于载波幅值时，称为过调制，此时M＞1，二者在一部分时间内没有交点，如图1-26所示，便没有正弦波调制作用，无法按原要求抑制谐波。

图1-26 M＜1和M＞1的波形

当M等于1时直流利用率为

可见直流利用率只有0.87%，如果想进一步提高直流利用率，只能采用过调制，如何解决过调制又不影响正常正弦波调制，利用3次谐波注入法就能实现。

此方法是在正弦调制波u_m1上叠加一幅值适当并与正弦波同相位的3次谐波分量u_m3，从而得到合成后的马鞍形调制波u_m=u_m1+u_m3，可以在π/2到2π/3处降低调制波幅值，如图1-27所示。此调制波与三角载波比较后就能得到正常的正弦波调制作用，产生所要的波形而提高了直流利用率。

通过注入3次谐波，M=2/3≈1.15，可使基波电压产生15%的增量，从而提高逆变器的直流利用率。

图1-27 3次谐波叠加调制波