[發明專利]一種飛跨電容型三電平逆變器零共模電壓調制方法及系統

有效

• 申請號: 202010889944.4
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111953188B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 蔣棟;趙炫;陳嘉楠;李橋
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;國網湖北省電力有限公司
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02M1/14;H02M1/088;H02M7/483;H02M7/5387
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種飛跨電容型三電平逆變器零共模電壓調制方法及系統，方法包括：根據三相電壓信號v_a，v_b，v_c構造零共模電壓調制所需要的參考波信號V_r1，V_r2，V_r3，V_r4；在前一半載波周期和后一半載波周期使用不同的參考波信號與單載波進行比較生成驅動信號；根據三相電壓信號的正負關系分為6個區域，產生的驅動信號在不同區域，按前后半個載波周期分別驅動每相橋臂開關管的開斷，實現零共模電壓調制和飛跨電容電壓的平衡。本發明的方法使飛跨電容型三電平逆變器系統的共模電壓為零，同時抑制了飛跨電容電壓的低頻波動。

技術領域

本發明屬于電力電子領域，更具體地，涉及一種飛跨電容型三電平逆變器零共模電壓調制方法及系統。

技術背景

飛跨電容型三電平逆變器是一種經典的多電平變換器，相比于傳統的兩電平變換器具有輸出諧波小、電壓跳變低、電壓應力減半等優勢，在中高壓變頻調速、光伏并網等領域得到了應用。

飛跨電容型三電平逆變器每相橋臂有4個開關管，通過上橋臂中點與下橋臂中點連接一個飛跨電容來實現正零負三種電平中零電平的產生，電容電壓一般為直流母線電壓的一半，然而實際使用中電容電壓常因為調制策略的影響而不能維持穩定，含有低頻的波動，這不僅會減少電容的壽命，也會對逆變器輸出波形質量產生影響。

逆變器一般都有共模電壓的問題，三電平逆變器在常規的SVPWM(空間矢量PWM調制)下的共模電壓峰值最高可達直流母線電壓的二分之一，逆變器輸出的共模電壓會造成共模電磁干擾、損壞電機軸承和定子絕緣、引起保護裝置誤動作等影響，因此有效降低逆變器輸出共模電壓對系統穩定性和可靠性有重要影響。

發明內容

針對于現有技術的改進需求，本發明提供了一種飛跨電容型三電平逆變器零共模電壓調制方法及系統，其目的在于解決飛跨電容型三電平逆變器共模電壓問題，有效消除共模電壓，同時通過脈沖順序的調整抑制飛跨電容電壓的低頻波動。

為實現上述目的，提出了一種飛跨電容型三電平逆變器零共模電壓調制方法，該方法包括如下步驟：

(1)根據三相電壓信號v_a，v_b，v_c構造零共模電壓調制所需要的參考波信號參考波信號V_r1，V_r2，V_r3，V_r4；

(2)在前一半載波周期和后一半載波周期使用不同的參考波信號與單載波進行比較生成驅動信號；

(3)根據三相電壓信號的正負關系分為6個區域，產生的驅動信號在不同區域，按前后半個載波周期分別驅動每相橋臂開關管的開斷，實現零共模電壓調制和飛跨電容電壓的平衡。

進一步地，所述步驟(1)還包括如下子步驟：

(1-1)根據三相電壓信號v_a，v_b，v_c，得到3個過渡信號：

(1-2)根據3個過渡信號得到它們需要注入的零序成分V_z＝-0.5·(V_max+V_min)，其中V_max和V_min分別是3個過渡信號中的最大值和最小值，將零序成分分別與過渡信號相加得到新的過渡信號V₁'＝V₁+V_z，V₂'＝V₂+V_z，V₃'＝V₃+V_z；