[發明專利]一種NPC兩電平逆變器隨機AZSPWM1方法

在審

• 申請號: 202011152619.6
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112271944A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 張曉;高捷;李昌易;宋明軒;張輝
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387;H02M1/12
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 周愛芳

本發明公開了一種NPC兩電平逆變器隨機AZSPWM1方法，屬電力電子與電力傳動領域。該方法首先利用傳統的AZSPWM1方法得出參考矢量所處扇區、合成參考矢量所用的有源矢量及其對應時間T0、T1和T2，以及7段式開關序列；然后確定7段式開關序列中每一段持續時間為T0/4、T1/2、T2/2、T0/2、T2/2、T1/2、T0/4；接著利用在0?1內隨機變化的三個不同參數P0、P1和P2，及其變形(1?P0)、(1?P1)和(1?P2)乘以原7段式開關序列中按中心對稱的6段持續時間；最后得到新的7段式開關時間為T0P0/2、T1P1、T2P2、T0/2、T2(1?P2)、T1(1?P1)、T0(1?P0)/2，從而實現逆變器開關脈沖位置的隨機化，實現隨機AZSPWM1。本發明在不增加硬件成本和不降低AZSPWM1調制性能的情況下實現諧波電壓頻譜擴散、降低輸出電壓諧波的幅度從而降低諧波產生的電磁干擾。

技術領域

本發明是涉及一種逆變器隨機PWM調制方法，尤其涉及一種基于NPC兩電平逆變器隨機AZSPWM1方法，屬于電力電子與電力傳動領域。

背景技術

傳統的三相兩電平AZSPWM1法不僅實現了對基波電壓幅值、頻率的控制而且實現了降低共模電壓。但是利用FFT分析其線電壓的波形可知，波形中含有豐富的高次諧波，這些諧波主要集中在開關頻率及其倍頻處。這些幅值很高的諧波不僅會導致電機電磁振動、激發惱人的噪音，增加電機損耗而且導致嚴重的電磁干擾，影響逆變器系統中其他電子設備的安全運行。因此，有必要對逆變器輸出的線電壓波形中的諧波降低幅值和諧波抑制。

對于逆變器降低輸出電壓諧波的幅度，現行的方法主要有兩種：一是硬件抑制，通過改變逆變器拓撲結構，增加逆變器輸出電平數使得諧波隨著電平數目增加而減少，亦或使用濾波器濾除部分高頻諧波。但該方法不僅增加了成本，也使得逆變器調制方法變得更加復雜。二是軟件抑制，通過專門的諧波抑制PWM調制方法抑制諧波，但這又無法實現原有AZSPWM1調制方法降低共模電壓的調制性能，亦或增加逆變器開關頻率以減少諧波，降低諧波幅值，但這明顯增加了逆變器開關損耗。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種NPC兩電平逆變器隨機 AZSPWM1方法，本方法在不增加硬件成本和不降低AZSPWM1調制性能的情況下實現諧波電壓頻譜擴散、降低輸出電壓諧波的幅度。

為了實現上述目的，本發明的技術解決方案是：一種NPC兩電平逆變器隨機AZSPWM1方法，其步驟為：

(1)利用傳統AZSPWM1方法得出參考矢量所處扇區、合成參考矢量所用有源矢量及其對應時間T0、T1、T2和7段式開關序列；

(2)確定7段式開關序列中每一段持續時間分別為T0/4、T1/2、T2/2、T0/2、 T2/2、T1/2、T0/4；

(3)產生在0-1內隨機變化的三個不同參數P0、P1和P2，以及其變形參數 (1-P0)、(1-P1)、(1-P2)；

式中，rand()函數是產生隨機數的一個隨機函數，rand(1)表示產生在0-1范圍內一個隨機任意實數。這樣，在兩電平逆變器的每一個開關周期內，就會產生在 0-1內隨機的P0、P1和P2值。

(4)利用步驟(3)中0-1內隨機變化的參數及其變形乘以步驟(2)中原7 段式開關序列中按中心對稱的6段持續時間得到新的7段式開關時間為 T0P0/2、T1P1、T2P2、T0/2、T2(1-P2)、T1(1-P1)、T0(1-P0)/2從而實現逆變器開關脈沖位置隨機化，實現隨AZSPWM1；