[發明專利]一種三電平變流器不連續脈寬調制方法

有效

• 申請號: 201811532066.X
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109600065B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 王金平;桂在毅;張慶巖;黃新梅
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M1/12
• 代理公司: 34146 合肥中谷知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 洪玲

本發明涉及一種降低共模電壓和消除中點電壓直流偏移的三電平變流器不連續脈寬調制方法，首先采集三電平變流器的三相電壓和三相電流進行預處理，將三相電壓重新排序，并利用三相電流預測下一個開關周期的相電流并重新排序，然后根據重新排列的相電壓得到所有可能的鉗位模式，根據重新排列的下一個周期的相電流計算出中點電流，并根據中點電壓控制規則確定鉗位模式來控制中點電壓，在調制過程中，通過棄用具有高共模電壓的基本矢量實現減小共模電壓，最后根據鉗位模式的占空比模型，計算出調制波，并與鉗位模式下確定的載波類型進行比較，以生成特定的PWM開關序列。本發明提出的調制方法不僅能有效的控制中點電壓的平衡，降低了系統的開關損耗。

技術領域

本發明涉及三電平變流器的調制方法，更具體地說是涉及一種能同時達到降低共模電壓，減小開關損耗和消除中點電壓直流側偏移目的的新型不連續脈寬調制方法。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，三電平變流器具有總諧波畸變率低、器件電壓應力低和能量轉換效率較高的優點，被廣泛應用于各個領域但是往往伴隨著中點電壓偏移、開關損耗等問題。

中點電壓控制是三電平變流器的一個關鍵技術問題，中點電壓偏移、波動不僅會造成變流器輸出電壓、電流的質量降低，嚴重時，甚至會造成直流側電容耐壓過高導致損耗，影響變流器系統的使用壽命

降低三電平變流器的共模電壓也是研究的熱點問題之一，較高的共模電壓可能會引起一些危害，如電機的繞組絕緣材料的電壓應力過高，電磁干擾過強，電機軸電流過大等。

此外，由于功率管開關頻率的提高，功率管的開關損耗也隨之增加。雖然利用軟開關技術，可以有效的減小功率管的開關損耗，但軟開關的應用會增加成本，控制復雜，而且調制時受階段性限制。變流器的開關損耗與具體的調制方式有很大關系，可以通過改進調制方式在一定程度上減小開關損耗。

為使三電平逆變器具有良好的輸出特性，高效的脈寬調制策略應滿足以下三個要求：

1)具備良好的中點電壓平衡能力，同時中點電壓存在一定波動時，也能具有較好的輸出特性；

2)抑制共模電壓，提高系統的穩定性；

3)較小的開關損耗，以提高系統的效率；

事實上，在現有的研究中，降低三電平變流器的共模電壓和控制中點電壓這兩個問題的研究是分離的，很少有研究將這兩個問題綜合加以解決。

因此，需要提供一種能同時減小開關損耗，降低共模電壓和控制中點電壓的三電平逆變器的調制方法。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題，提供了一種降低共模電壓和消除中點電壓直流偏移的三電平變流器不連續脈寬調制方法，在降低系統共模電壓的基礎上實現中點電壓的平衡控制，利用不連續調制方式在一定程度上減小開關損耗，從而實現三電平變流器的優化控制。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

本發明提供了一種三電平變流器不連續脈寬調制方法，包括如下步驟：

步驟S1、采集所述三電平變流器直流側上的上電容電壓u_C1、下電容電壓u_C2，三相輸出相電壓u_a、u_b、u_c，三相輸出電流i_a、i_b、ic，預測下一個開關周期的相電流i′_a、i′_b和i′_c，對所述相電壓和所述相電流進行排序；

步驟S2.通過棄用具有高共模電壓的基本電壓矢量實現減小共模電壓，并得到降低共模電壓的空間矢量；