[發明專利]一種多電平逆變裝置輸出共模電壓的抑制方法

在審

• 申請號: 202010964720.5
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112104245A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 劉戰;盧凱兒;夏正龍;李飛;王貴峰;胡福年;趙強;李春杰;閆俊榮;白春艷
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種多電平逆變裝置輸出共模電壓的抑制方法，包括：首先根據逆變器的電平數得到對應電平的電壓空間矢量圖，然后計算電壓空間矢量圖中的每個開關狀態對應的共模電壓大小，根據設定共模電壓的抑制范圍剔除不符合要求的開關狀態，進而得到開關狀態被精簡后的電壓空間矢量圖，接著采用電壓空間矢量脈寬調制方法進行調制，最后以五段式的調制方式進行PWM波的輸出，實現對多電平變換裝置輸出共模電壓的抑制。本發明的方法不僅實現了共模電壓的抑制，同時還極大的降低了多電平電壓空間矢量脈寬調制策略的實現難度，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及多電平變流器控制領域，具體涉及一種多電平逆變裝置輸出共模電壓的抑制方法。

背景技術

近年來，隨著電力電子技術和控制技術的全面發展，人們對電力電子裝置的大功率、耐高壓、低諧波擾動的要求越來越高。多電平變換裝置具有功率大、開關頻率低、輸出諧波小、動態響應速度快、電磁兼容性好等優點，并可以使耐壓值低的電力電子器件可靠應用于高壓大功率領域，并有效地減少脈寬調制簡稱PWM控制產生的高次諧波，被廣泛應用于大功率傳動、光伏逆變器、風力發電廠并網等工程現場。

隨著多電平高壓變頻器的推廣和應用，共模電壓問題受到越來越多的關注。共模電壓會在電動機轉軸上感應出高幅值軸電壓，并形成軸承電流，使電動機的軸承在短期內損壞，縮短電動機使用壽命，因此如何有效的降低共模電壓是當前解決多電平逆變裝置應用在高壓傳動領域急需解決的關鍵問題之一。

傳統共模電壓抑制方法在應用于多電平變換裝置中存在以下缺點，一是通過注入零序電壓實現，但針對零序電壓的計算存在計算量大的缺點，需要控制器有較強的計算能力；二是通過改進空間矢量脈寬調制技術，以共模電壓最小為目標選擇扇區和計算矢量的作用時間。以上方法都是把共模電壓作為附加的控制目標，無疑增加了系統的控制難度，特別是在多電平逆變器控制系統中，尤為突出。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多電平逆變裝置輸出共模電壓的抑制方法以克服傳統共模電壓抑制方法零序電壓計算復雜、空間電壓矢量脈寬調制策略的實現難度大等缺點。

為實現上述發明目的，本發明的技術方案具體如下：

一種多電平逆變裝置輸出共模電壓的抑制方法，包括下列步驟：

S1：確定多電平逆變裝置可輸出的電平數；

S2：根據多電平逆變裝置輸出的電平數得到多電平逆變器電壓空間矢量圖；

S3：計算電壓空間矢量圖中每個開關狀態對應的共模電壓；

S4：設定多電平逆變器輸出共模電壓的抑制范圍；

S5：根據設定的共模電壓抑制范圍剔除電壓空間矢量圖中不符合要求的開關狀態；

S6：得到精簡后的多電平逆變器電壓空間矢量圖；

S7：采用電壓空間矢量脈寬調制方法對逆變器輸出的電壓進行調制；

S8：以五段式的調制方式進行PWM波的輸出，實現對共模電壓的抑制。

作為優選的技術方案，所述步驟S3中共模電壓的計算公式為

其中，v_a、v_b、v_c為開關狀態對應的三相輸出的狀態值，u_com為開關狀態對應輸出的共模電壓，u_dc為多電平逆變裝置直流母線電壓。