[發(fā)明專利]一種多目標(biāo)的大功率逆變器共模電壓抑制方法

無效

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• 申請日: 2010-06-01
• 公開（公告）號: CN101860319A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 章勇高;李銀玲
• 申請（專利權(quán)）人: 華東交通大學(xué)
• 主分類號: H02P27/08
• 分類號: H02P27/08;H02M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多目標(biāo)的大功率逆變器共模電壓抑制方法，屬多電平逆變器相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著高壓大功率交流電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)的大量應(yīng)用以及電力系統(tǒng)中直流輸電、無功功率補償、電力有源濾波器等應(yīng)用發(fā)展的需要，多電平逆變器已經(jīng)成為當(dāng)前電力電子技術(shù)中備受人們關(guān)注的重要研究熱點。但是隨著高壓大功率多電平逆變器的廣泛應(yīng)用，也發(fā)現(xiàn)了一些問題。多電平逆變器會產(chǎn)生很大的共模電壓。共模電壓會破壞電機繞組絕緣系統(tǒng)、產(chǎn)生電磁干擾(EMI)、產(chǎn)生軸承電流加快軸承損壞、威脅傳輸電纜等，它的危害已經(jīng)變得不容忽視。

根據(jù)資料顯示，高壓大容量多電平逆變器在變頻調(diào)速領(lǐng)域中的應(yīng)用分布現(xiàn)狀是：用于泵類的占40％；用于風(fēng)機的占30％；用于壓縮機、擠壓機、傳送帶的占15％；用于其他負載的占15％。在我國，要想使高壓變頻調(diào)速器得到廣泛的應(yīng)用，除了要解決消除對電網(wǎng)和電動機的諧波污染、還要解決如何減小電動機的絕緣應(yīng)力等，這都關(guān)系到共模電壓的問題。共模電壓的消除對電機的絕緣系統(tǒng)，輸出電壓的性能都有明顯的改善，系統(tǒng)可以達到很高的性能，并且占地面積少，維護工作量少，對市電電網(wǎng)諧波污染小，自動化程度較高。

另外，隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中非線性負載大量增加，各種非線性和時變性電力電子裝置如逆變器、整流器及各種開關(guān)電源大量應(yīng)用，其負面效應(yīng)也日益嚴(yán)重。電力電子裝置的開關(guān)轉(zhuǎn)換給市電電網(wǎng)造成了嚴(yán)重的諧波污染，使交流電網(wǎng)的電壓和電流波形嚴(yán)重畸變，從而代替了傳統(tǒng)的變壓器等鐵磁材料的非線性引起的諧波，成為諧波的主要諧波源。

國內(nèi)外眾多學(xué)者對于解決傳動系統(tǒng)共模電壓問題展開大量的研究，并提出了許多有效方案，主要有：隔離變壓器阻斷法、無源共模電壓濾波器、有源共模電壓濾波器；改進控制策略，但這些方法均有其不足之處。如隔離變壓器阻斷法具有造價大、效率低、體積大和重量高的缺點，并不是一種經(jīng)濟可行的方法。無源共模電壓濾波器的差模等效電路和共模等效電路相同，當(dāng)對差模濾波和共模濾波提出不同頻率特性時，該濾波器便難于滿足要求。有源共模電壓濾波器多采用射極跟隨器結(jié)構(gòu)，限制了其在高壓領(lǐng)域中的應(yīng)用。公開號CN101573865公開了一種用于對開關(guān)放大器的共模電壓進行控制的裝置及方法所述系統(tǒng)包括：調(diào)制器，其用于接收輸入信號，對所接收到的輸入信號進行調(diào)制，并生成數(shù)字信號；H橋控制器，其用于接收數(shù)字信號，并生成用于對H橋電路的操作進行控制的控制信號；公告號CN2794029公開了一種帶有能濾除共模電壓的反饋有源低通濾波裝置的變頻器。

相比之下，基于控制策略改進的共模電壓抑制方法有著簡單、靈活、無需額外硬件的優(yōu)勢，必將成為未來最有競爭力的方法。在基于控制策略改進的共模電壓抑制方法研究中，由于SPWM控制策略的固有特性，必然產(chǎn)生共模電壓，故大多數(shù)學(xué)者重點針對SVPWM控制策略進行共模電壓抑制研究，其方法是選擇共模電壓較小或為零的冗余矢量來合成矢量，使得變流器輸出共模電壓得到抑制或者消除。然而，該方法在獲得較好共模電壓特性的同時卻使直流電壓利用率降低和諧波含量增加。本發(fā)明解決了SVPWM控制策略進行共模電壓抑制中出現(xiàn)的問題，使得抑制共模電壓的同時系統(tǒng)性能不會受到影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，為了解決大功率變流器自身共模電壓的危害，解決SVPWM控制策略進行共模電壓抑制中出現(xiàn)的問題，使得抑制共模電壓的同時系統(tǒng)性能不會受到影響。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，在傳統(tǒng)對稱正弦調(diào)制信號上疊加一個直流分量來提高直流電壓利用率，再利用共模電壓定義，在疊加直流分量的基礎(chǔ)上構(gòu)造一種新型的調(diào)制信號，使得共模電壓為零，從而既能完全消除共模電壓，又能降低諧波含量和提高直流電壓利用率。

首先，獲取傳統(tǒng)兩電平對稱SPWM正弦調(diào)制信號V₁′，V₂′，V₃′，表達式為：