[發明專利]共模電壓最小化的空間電壓矢量調制方法

在審

• 申請號: 201710452494.0
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107276445A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 楊興武;周耀;牛夢嬌;王孟結;李芬;李豪
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M7/5395;H02M1/12
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根,徐穎

技術領域

本發明涉及一種電力電子技術，特別涉及一種共模電壓最小化的空間電壓矢量調制方法。

背景技術

三相電壓型PWM逆變器輸出電壓中包含正序分量、負序分量(差模電壓)和零序分量(共模電壓)。其中共模電壓的危害性尤為嚴重，并給逆變器安全穩定運行帶來許多問題。例如共模電壓在電動機轉軸上感應出高幅值的軸電壓，并形成軸電流，破壞轉軸絕緣，縮短電動機使用壽命，并且產生的電磁干擾還會影響控制系統和供電電源正常工作。抑制共模電壓的技術有：在共?；芈分胁迦牍材ｋ姼?、共模抑制變壓器和共模濾波器；或者改變逆變器拓撲結構，如四橋臂變換器和雙橋變換器。但這些抑制共模電壓的技術均需增加硬件成本和體積，且不能完全消除共模干擾。通過優化調制技術主動抑制共模電壓，不需要增加額外的硬件成本，可從源頭上抑制共模電壓。當不使用零矢量時就可抑制共模電壓，但存在開關頻率不固定與輸出電流諧波畸變率大等缺點，共模電壓抑制與開關頻率恒定一直是一個矛盾的問題。

經對現有技術文獻的檢索發現，周娟等人在電工技術學報上所發表的“逆變器簡化PWM算法及抑制共模電壓策略”和章勇高等人在電力系統保護與控制上所發表的“三相逆變器的無零矢量共模電壓抑制技術研究”，都介紹了在調制方法中抑制共模電壓的原理，但這些文獻中介紹的調制方法只解決了共模電壓抑制的問題，并不能得到同傳統SVPWM一樣的開關頻率恒定的效果。以三相逆變器驅動電機來看，共模電壓帶來的危害極大，且恒定的開關頻率可以使濾波變得尤其簡單，所以研究抑制共模電壓的同時又能保持開關頻率恒定的調制方法具有重大的理論意義與應用價值。

發明內容

本發明是針對現在共模電壓抑制與開關頻率恒定在控制上相互矛盾的問題，提出了一種共模電壓最小化的空間電壓矢量調制方法，其不增加調制復雜度，只在傳統SVPWM的基礎上做最小的改動就可以實現共模電壓最小化的空間電壓矢量調制，其保留了傳統SVPWM開關頻率恒定的優點，同時能將共模電壓限制在直流母線電壓的1/6以內，且能減少諧波電流，算法簡單易于數字化實現。

本發明的技術方案為：一種共模電壓最小化的空間電壓矢量調制方法，在傳統SVPWM控制的基礎上作如下步驟調整：

1)、在得到三相橋輸出側的參考電壓矢量α、β分量之后，選取兩個非零有效矢量來合成參考電壓矢量，首先判斷參考電壓矢量所在的扇區，然后所在扇區相鄰的兩個非零矢量即為可選的有效矢量；

2)、選取有效矢量之后，固定用兩個反向的非零矢量V₂和V₅矢量，等效構造零矢量，根據矢量對稱分布方法，將兩個反向非零矢量對稱插入控制周期的首尾和中間，即在控制周期的首端和尾端插入V₂矢量，在控制周期的中間插入V₅矢量，控制V₂和V₅矢量作用的時間相等，以等效零矢量，開關狀態的控制應遵循開關次數最少的原則，前半個周期每個扇區中矢量作用的順序如下表：

3)、前半個周期中4個矢量V₂、V_m、V_n和V₅作用時間分別為t_w/2、t_m、t_n、t_w/2，t_m+t_n+t_w＝T_s/2，三角載波周期為T_s，V_m、V_n為所選的非零有效矢量，在αβ坐標系中，根據平行四邊形法則，由4個矢量可合成參考電壓矢量，(u_2α、u_2β)、(u_mα、u_mβ)、(u_nα、u_nβ)、(u_5α、u_5β)和(u_α、u_β)分別為V₂、V_m、V_n、V₅和參考電壓矢量的α、β分量，矢量作用時間計算公式如下：