[發明專利]一種抑制共模電壓的AZSPWM方法及裝置

有效

• 申請號: 202111164746.2
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN114123824B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 高瞻;周志達;耿程飛;賴娜;謝楊旭;吳軒欽;董瑞勇;劉海威
• 申請（專利權）人: 深圳市英威騰電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/501;H02M7/5387;H02M7/5395;H02M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種抑制共模電壓的AZSPWM方法。本發明針對兩電平逆變器，通過在特定空間角區域向三相正弦波注入特定偏置量，得到AZSPWM對應的三相調制波；將所述三相調制波分別與三角載波比較，得到AZSPWM的三相橋臂原始控制信號；在所述特定空間角區域對特定相橋臂原始控制信號取反，得到AZSPWM的三相橋臂實際控制信號。本發明還提供了一種抑制共模電壓的AZSPWM裝置，相比傳統AZSPWM方法，本發明可以同時降低共模電壓的幅值和頻率，并具備計算簡單、易于實現的優點。

技術領域

本發明涉及一種PWM控制方法，尤其涉及一種抑制共模電壓的AZSPWM方法。

背景技術

附圖1為兩電平逆變器的主電路拓撲。由于輸出電壓正弦化、功率因數可控以及動態響應快等優良特性，兩電平逆變器被廣泛應用于可再生能源發電、柔性交流輸電、靜止無功補償和電機控制等領域。

定義兩電平逆變器由高到低輸出的兩種電平狀態為P和N，直流側電壓為2E，則可將兩電平逆變器的空間矢量總結于圖2。其中，各空間矢量對應的開關狀態和幅值列于表1。

表1兩電平逆變器各空間矢量對應的開關狀態和幅值

共模電壓為負載中性點與參考電位點之間具備高頻、高幅值特性的零序電壓。文獻《二極管鉗位型三電平逆變器共模電壓抑制》(吳可麗.[J].電工技術學報,2015,30(24):110-170.)指出，逆變器產生的較大幅值共模電壓會在電機轉軸上感應出高幅值的軸電壓，并形成軸電流，破壞絕緣，縮短電機的使用壽命。另外高頻共模電壓會產生高頻漏電流，從而產生電磁干擾，影響周圍電氣設備的正常工作。因此，研究抑制共模電壓幅值和頻率的脈寬調制方法具有重要的應用意義。

表2列出了各空間矢量對應的共模電壓幅值。由表2可知，相比零矢量，非零矢量具備更低的共模電壓幅值，故可通過只使用非零矢量合成參考電壓的方式來降低共模電壓幅值。

表2各空間矢量對應的共模電壓幅值

文獻《New random technique of inverter control for common mode voltagereduction of inverter-fed induction motor drives》(Y.S.Lai.[J].IEEETransactions on Energy Conversion, 1999,14(4):1139–1146.)通過利用兩個方向相反、作用時間相同的非零矢量來等效合成零矢量，提出了有效零矢量PWM(Active zero-state PWM，AZSPWM)。相比傳統空間矢量PWM(Space vector PWM，SVPWM)，AZSPWM可將共模電壓的幅值降低三分之二，但在其作用下的共模電壓變化頻率較高，達到采樣頻率的三倍，且共模電壓極性翻轉頻率為SVPWM的三倍。此外，AZSPWM需計算各空間矢量的作用時間并需預置各空間角區域內的開關動作方式，其步驟繁瑣、計算復雜，不利于工程推廣應用。為簡化實現AZSPWM，文獻《載波化電壓空間矢量調制技術在兩電平及類三電平變流器中的應用》(馮婧.[D].徐州:中國礦業大學, 2020:22–25.)推導了AZSPWM的載波實現方式，但并未解決AZSPWM作用下共模電壓變化頻率高和極性翻轉頻率高的問題。

發明內容

為克服傳統AZSPWM存在的共模電壓變化頻率高、極性翻轉頻率高、實現復雜問題，本發明提出一種抑制共模電壓的AZSPWM方法。本發明方法可將共模電壓的幅值和變化頻率同時降低三分之二。此外，本發明方法利用調制波與載波比較得到各橋臂的控制信號，其無需計算空間矢量作用時間，故還具備計算簡單、實現方便的優點。

為了達到上述目的，本發明提供了一種抑制共模電壓的AZSPWM方法。所述一種抑制共模電壓的AZSPWM方法，針對兩電平逆變器，包括以下步驟：