[发明专利]基于零序电压冲量周期平衡的电压空间矢量脉宽调制方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种基于零序电压冲量周期平衡的电压空间矢量脉宽调制方法。

二、背景技术：

电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术因具有直流母线电压利用率高、输出差模电压的 畸变小和便于数字实现等优点，在三相电压型PWM变换器中得到广泛应用。三相电压型 PWM变换器在太阳能、风能、燃料电池等可再生能源并网发电系统及三相交流电机的控 制系统中得到广泛应用。但它也带来了许多负面效应，输出共模电压就是其中之一。它会 在电动机转轴上感应出轴电压，并形成轴承电流，使电动机的轴承在短期内损坏，缩短电 动机使用寿命；或者引起并网漏电流，影响可再生能源并网发电系统的可靠运行。

目前主要有两种减小共模电压负面影响的方法，一是在主电路中增加额外的硬件电路； 二是采取优化的调制技术。增加硬件电路的方法有：在三相PWM变换器的输出侧增加滤 波电路，或者增加一相桥臂，这增加了系统的成本和控制的复杂性。优化PWM技术，可 以减少输出的共模电压，目前的主要方法是在合成目标电压矢量的过程中，不使用零矢量， 而用三个相邻的有效电压矢量代替两相邻有效电压矢量加零矢量的合成方式，尽管这在一 定程度上减小了共模电压，但是导致变换器输出差模电压的波形变差，输出电流的谐波畸 变率变大。另外，这些方法都是研究高频共模电压的抑制，而对于开关频率以下频段的共 模电压，抑制效果不明显。

三、发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种基于零序电压冲量周期平 衡的电压空间矢量脉宽调制方法，目的是消除开关频率以下频段的共模电压。

其技术方案是：以直流母线电压中点为输出电压的参考点，在三维坐标系下分析三相 电压型PWM变换器输出的八个电压空间矢量的差模和共模分量；利用6个有效矢量在平 面上的投影来合成期望的差模输出电压，利用零矢量来实现对共模电压的抑制；

零序电压冲量周期平衡是通过计算两个相邻的有效矢量在合成差模电压的过程中所形 成的零序电压冲量，然后选择能够平衡它的零矢量并计算其作用时间，剩余的时间由两个 零矢量均分，从而实现一个开关周期内，总的零序电压冲量平衡，即共模电压冲量为零。

通过合理地分配零矢量的作用时间，使它们形成的零序电压冲量与两个有效电压空间 矢量形成的零序电压冲量在一个开关周期内相互抵消，实现零序电压冲量在一个开关周期 内平衡，使得共模电压在一个开关周期内总的作用效果为零，从而降低变换器输出的共模 电压。

本发明的有益效果是：本发明对开关频率以下频段的共模电压具有良好的抑制作用， 使这些频段的共模电压谐波分量幅值接近于0，而且在抑制共模电压的同时，又没有影响 到逆变器输出差模电压的波形。在调制算法中实现对共模电压的抑制，无需提高硬件成本。 可以应用于三相太阳能、风能、燃料电池等可再生能源并网发电系统中，也可用于三相变 频器系统，用来削弱共模电压带来的危害。

四、附图说明：

附图1是三相电压型PWM变换器接三相对称负载系统结构图；

附图2是αβγ坐标系下的电压空间矢量图；

附图3是αβγ坐标系下矢量合成图；

附图4是本发明的实现流程框图；

附图5(a1、a2、a3)、(b1、b2、b3)、(c1、c2、c3)分别是采用本发明的SVPWM、传 统的均分零矢量SVPWM和单一零矢量SVPWM方法的输出共模电压和共模电压频谱图。

五、具体实施方式：