[發明專利]適用于三電平逆變器的PWM調制方法

有效

• 申請號: 201710744567.3
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107517018B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 蔡鵬
• 申請（專利權）人: 上海藍瑞電氣有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5395;H02M1/12
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 倪鉅芳

本發明公開了適用于三電平逆變器的PWM調制方法，其根據三相電壓調制信號來獲取三相電壓信號的最大值，并將其減去三電平半母線電壓幅值作為共模電壓分量Un1；根據三相電壓調制信號來獲取三相電壓信號的最小值，并將其加上三電平半母線電壓幅值作為共模電壓分量Un2；取三相電壓調制信號的絕對值，經過比較獲取三個電壓調制信號絕對值最小的那部分所對應的實際電壓信號作為共模電壓分量Un0；最后將所得的三個共模電壓分量取絕對值，經過比較獲取三個共模電壓分量絕對值最小的那部分所對應的實際共模電壓分量作為最后注入三相電壓調制信號中的共模電壓Un，用三相電壓調制信號分別減去共模電壓Un得到最終的新三相電壓調制信號。PWM實時計算較為簡單，降低了器件開關損耗。

技術領域

本發明涉及電力技術領域，尤其是涉及適用于三電平逆變器的PWM調制方法。

背景技術

隨著電力電子技術的迅速發展，三相三電平拓撲已在柔性交流輸電、高壓電機傳動、和電網無功補償等領域廣泛應用，同時PWM控制技術在三電平逆變電路中的應用越來越廣泛。PWM控制技術日益成熟，使得各逆變電路對PWM調制方法的要求也越來越高，優秀的PWM調制方法不僅要求PWM實時計算簡單、輸出波形中所含的諧波要少，還要提高逆變電路的直流電壓利用率和降低開關損耗。目前被普遍應用的三相PWM調制方法有普通的SPWM正弦脈寬調制法、注入三次諧波的PWM調制法和準正弦平頂波PWM調制法。SPWM正弦脈寬調制法是采用等腰三角波或鋸齒波作為載波，在其與平緩變化的調制信號相交時刻對電路中的開關器件進行通斷控制，實現原理如圖1所示。專利CN102723889A《逆變器及其PWM調制方法》中的注入三次諧波的PWM調制法是在相電壓正弦波調制信號中疊加適當大小的三次諧波，使得調制信號成為馬鞍形波，在合成線電壓時，各相電壓的三次諧波分量因為相位相同，相減后可以相互抵消，從而實現PWM調制，實現原理如圖2所示。專利CN102684542A《采用準正弦平頂調制波生成三相PWM的方法》中的準正弦平頂波調制法主要思想是將調制波頂部變成平頂波形之后與原調制正弦波兩側剩余波形合成，重新構造新的平頂調制波，實現原理如圖3所示。

SPWM正弦脈寬調制法輸出的最大線電壓基波幅值僅為直流電壓的0.866倍，不僅導致直流電壓利用率低，而且不能減少功率器件的開關次數，無法有效降低開關損耗；注入三次諧波的PWM調制法雖然能夠提高直流電壓利用率，但不能有效降低開關損耗；準正弦平頂波PWM調制法既可以提高直流電壓利用率，又可以有效降低開關損耗，但只考慮了具有較低直流母線電壓(調制比大于1)的情況下的調制，不適用于直流母線電壓較高(調制比小于1)的情況下的調制。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供適用于三電平逆變器的PWM調制方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了適用于三電平逆變器的PWM調制方法，該方法包括：S1、根據三相電壓調制信號來獲取三相電壓調制信號的最大值，并將其減去三電平半母線電壓幅值作為共模電壓分量Un1；S2、根據三相電壓調制信號來獲取三相電壓調制信號的最小值，并將其加上三電平半母線電壓幅值作為共模電壓分量Un2；S3、取三相電壓調制信號的絕對值，經過比較獲取三個電壓調制信號絕對值最小的那部分所對應的實際電壓信號作為共模電壓分量Un0；S4、最后將所得的三個共模電壓分量取絕對值，經過比較獲取三個共模電壓分量絕對值最小的那部分所對應的實際共模電壓分量作為最后注入三相電壓調制信號中的共模電壓Un，用三相電壓調制信號分別減去共模電壓Un得到最終的新三相電壓調制信號。

與現有技術相比，本發明重新構建一種向原三相電壓調制信號注入本發明所獲得的共模電壓分量實現三電平逆變器PWM調制的方法，在PWM調制比較大的時候注入共模電壓分量會將原三相電壓調制波的波峰拉低，使形成的平頂波不超過載波峰值，有效地提高三電平直流母線電壓利用率；而且新三相電壓調制信號不管是在較高直流母線電壓還是較低直流母線電壓、調制比較大還是較小的情況下，器件的開關都會有1/3周期不動作，能夠極大地降低開關損耗。

附圖說明