[發明專利]三相背靠背三電平逆變器的消除共模電壓的調制方法

有效

• 申請號: 202110763422.4
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113422520B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 粟梅;馮偉權;王輝;孫堯;韓華
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M7/219;H02M7/5387;H02M1/088;H02M1/12
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 李喆

本發明提供了一種三相背靠背三電平逆變器的消除共模電壓的調制方法，包括：步驟1，獲取三相背靠背三電平逆變器的整流側的原始調制波信號和逆變側的原始調制波信號；步驟2，選取整流側的原始調制波信號或逆變側的原始調制波信號，將選取的原始調制波信號與選取的原始調制波信號的對應側的三次零序分量進行疊加，得到第一參考調制波信號。本發明適用于所有背靠背三電平逆變器，調制方法簡單有效，且無需增加額外硬件電路，能完全消除共模電壓的高頻波動，對于三電平逆變器的安全運行和獲得良好的輸出波形質量具有重要意義，有效提高了三電平逆變器的電磁兼容性能。

技術領域

本發明涉及電力變換技術領域，特別涉及一種三相背靠背三電平逆變器的消除共模電壓的調制方法。

背景技術

三電平逆變器相較于傳統的兩電平逆變器，其輸出電壓增加了一個電平，因而輸出電壓成階梯狀，更加接近于正弦波，大大降低了輸出電壓的諧波含量。同時，三電平逆變器功率開關器件的電壓應力為兩電平逆變器功率開關器件的電壓應力的一半，因此可以提升直流母線電壓的容量，在高壓大功率場合得到了廣泛的應用。

然而，三電平逆變器的開關功率器件的快速切換會產生高頻共模電壓。高頻共模電壓所產生的漏電流，可以通過電力電纜對地的寄生電容流入大地，再經過導體流入電網，造成電磁干擾，影響其他電氣設備的正常運行；此外，在變速驅動應用中共模電壓還可以通過靜電耦合在轉子和機殼間建立起軸電壓,當軸電壓超過軸承絕緣能力時將產生軸承電流，引起電機軸承的“電蝕”，影響電機軸承的壽命。

現有技術中為了消除高頻共模電壓的影響，滿足電磁兼容性標準所施加的限制，往往需要在變換器輸入輸出側加裝體積龐大的EMI濾波器，既增加了硬件成本又降低了系統功率密度。

發明內容

本發明提供了一種三相背靠背三電平逆變器的消除共模電壓的調制方法，其目的是為了解決傳統的電平逆變器在快速切換開關管時會產生高頻共模電壓，高頻共模電壓所產生的漏電流會造成電磁干擾，影響其他電氣設備的正常運行和壽命的問題。

為了達到上述目的，本發明的實施例提供了一種三相背靠背三電平逆變器的消除共模電壓的調制方法，包括：

步驟1，獲取三相背靠背三電平逆變器的整流側的原始調制波信號和逆變側的原始調制波信號；

步驟2，選取整流側的原始調制波信號或逆變側的原始調制波信號，將選取的原始調制波信號與選取的原始調制波信號的對應側的三次零序分量進行疊加，得到第一參考調制波信號；

步驟3，將疊加三次零序分量的對應側的三相占空比之和減去未疊加三次零序分量的對應側的三相占空比之和，得到差值，將差值進行平均分配后得到零序分量，將零序分量疊加到未疊加三次零序分量的對應側的原始調制波信號上，得到第二參考調制波信號；

步驟4，將第一參考調制波信號和第二參考調制波信號與對稱三角載波進行比較，得到PWM脈沖；

步驟5，將PWM脈沖進行位移，根據位移后的PWM脈沖控制三相背靠背三電平逆變器中的所有功率開關管動作。

本發明的上述方案有如下的有益效果：

本發明的上述實施例所述的三相背靠背三電平逆變器的消除共模電壓的調制方法，適用于所有背靠背三電平逆變器，調制方法簡單有效，且無需增加額外硬件電路，能完全消除共模電壓的高頻波動，對于三電平逆變器的安全運行和獲得良好的輸出波形質量具有重要意義，有效提高了三電平逆變器的電磁兼容性能。

附圖說明

圖1為本發明的流程圖；

圖2為二極管鉗位型三相背靠背三電平逆變器的具體電路示意圖；

圖3為本發明的控制框圖；

圖4為本發明在0.5s時產生作用的波形示意圖；