[发明专利]一种抑制共模电压的三电平SHEPWM方法

说明书

本发明涉及一种抑制共模电压的三电平SHEPWM方法，包括以下步骤：求得开关角，绘制三相输出波形图；将SHEPWM三相输出视为与SVPWM一致的空间矢量集，分别计算大矢量、中矢量、正小矢量、负小矢量以及零矢量对应的共模电压；根据三相电压输出波形通过计算得到一个周期360°内的输出矢量变化和作用区间；判断当前时间段三相输出矢量类型；当三相输出矢量的类型为正小矢量时，将其三相开关状态切换为该正小矢量同位置与之成对的负小矢量；当三相输出矢量的类型为其他4种矢量类型时，三相SHEPWM开关状态照常输出。本发明能够在不影响消除线电压特定谐波的前提下，保持中点电压自平衡特性并有效降低逆变器输出的共模电压。

技术领域

本发明涉及一种三电平变换器调制方法，特别是一种抑制共模电压的三电平特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方法。

背景技术

随着科技的进步与生活水平的提高，人们对电能质量的要求也在不断提升，三电平变换器等多电平变换器越来越多被使用与工业与社会生活等领域以提供更优质的电能。

SHEPWM通过在输出电压波形特定位置处设置“缺口”，使输出电压中不存在某些特定低次谐波。由于相电压波形满足奇对称和π/2对称。其基本原理是将逆变器输出电压波形展开成傅里叶级数的形式，令低次谐波的傅里叶系数为零，得到一组非线性方程组，通过求解方程组得到一组开关角。在开关角对应的时刻选择开通或关断特定的功率器件，使逆变器输出相应的电平，从而达到消除特定谐波的目的。与其他PWM方法相比，SHEPWM方法具有输出线电压波形质量高、功率器件开关损耗小、直流电压利用率高、直流侧电流纹波小，利于滤波器设计、有效消除低次谐波等优点，在多电平逆变器控制方面受到广泛关注。

现有的三电平SHEPWM方法不能有效抑制共模电压。

发明内容

本发明的目的是在不影响消除线电压特定谐波的前提下，保持中点电压自平衡特性的同时，有效降低逆变器输出的共模电压，具体技术方案如下：

一种抑制共模电压的三电平SHEPWM方法，包括以下步骤：

S1、根据控制系统性能要求确定开关角个数和调制度；

S2、建立三电平SHEPWM模型，根据步骤S1中的开关角个数和调制度通过优化算法求得相应调制度时的开关角，并绘制三相输出波形图；

S3、将SHEPWM三相输出视为与SVPWM一致的空间矢量集，并将矢量类型分为：大矢量、中矢量、正小矢量、负小矢量以及零矢量，并计算这5种矢量类型对应的共模电压；每相输出状态有3种：﹢U_d/2，0，-U_d/2，将这三种分别记为p，o，n，每一时刻三相SHEPWM都有对应的输出状态，由于SHEPWM三相波形的相位关系，零矢量ppp和nnn在SHEPWM调制中不会出现，因此，步骤S3中的零矢量为ooo；空间矢量对应共模电压如下表所示：