[发明专利]改善三相光伏逆变器输出电流谐波特性的PWM调制方法

说明书

本发明涉及一种改善三相光伏逆变器输出电流谐波特性的PWM调制方法，该方法为在正弦SPWM调制波中注入波形平滑的三次谐波而得到SVPWM调制波，利用SVPWM调制波进行PWM调制。三次谐波的波形中峰值斜率趋于0。本发明解决了共模电压斜率突变而带来的问题，能够改善输出电流的谐波特性，获得了更好调制效果。

技术领域

本发明属于光伏发电领域，具体涉及一种能够改善三相光伏逆变器输出电流谐波特性的PWM调制方法。

背景技术

现有的三相组串式光伏并网逆变器常用的拓扑结构为T型三电平拓扑，系统结构如附图1所示。

系统由DC输入源E_dc，T型三电平拓扑，LC滤波器，电网构成。U_an、U_bn、U_cn为逆变器输出电压(也称调制电压)，I_a、I_b、I_c为逆变器输出电流，L和C1构成输出滤波器。其中，为了抑制光伏逆变器的共模电流，将输出滤波器的滤波电容C1的中性点连接至直流母线的中点。可用的调制方式有载波正弦SPWM调制和空间矢量合成SVPWM调制。其中SPWM调制方式因为直流母线电压利用率低，存在直流母线电压高，输出电感电流纹波大，损耗大，系统效率低的问题，目前较少采用。常用的基本是SVPWM调制方式，以图1为例说明SVPWM的工作方式。图1中，每个桥臂有共4个功率管，其中的Sx1管和Sx3管互补，Sx2管和Sx4管互补，x为a或b或c，则共具有三种输出状态，分别为P、O、N。P状态表示上两管Sx1、Sx2导通，O状态表示中间两管Sx2、Sx3导通，N状态表示下面两管Sx3、Sx4导通，对应如下表1。

表1三电平三相逆变器开关管状态和输出电压的关系(以A相为例)

T型三电平三相逆变器的三组开关变量S_A、S_B、S_C可以分别取值为P、O、N，即3³＝27组开关组合状态。又由于一个电压矢量可以对应多个状态组合，所以这27个输出状态组合，一共只对应了19个电压矢量，这19个电压矢量称为基本电压矢量。如图2为三电平逆变器的电压矢量分布图，19个基本电压矢量都在图2中表示了出来。

SVPWM调制实际等效为在SPWM调制波当中注入了三次谐波分量：

其中，V_aref、V_bref和V_cref为逆变器的三相正弦调制波。

三次谐波表示为：

V_offset＝-(max(V_aref,V_bref,V_cref)+min(V_aref,V_bref,V_cref))/2 (2)

实际的调制波形以A相为例，如图3所示。图中U_ao、U_on、U_an分别为正弦SPWM调制波(V_aref)、等效注入的三次谐波分量波形(V_offset)、实际SVPWM输出的调制波。从上图中可以看出，三次谐波U_on在峰值处存在较为剧烈的斜率变化，因为U_on实际为系统的共模电压，共模电压这种大的斜率变化会导致共模电流增大，共模电流会实际影响到输出电流的谐波特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对由于三次谐波的斜率变化过大而带来的谐波特性问题，从而改善工模电流，进而改善输出电流谐波特性的PWM调制方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：