[发明专利]碳化硅逆变器共模电压幅值减小的方法和装置

说明书

本发明涉及一种碳化硅逆变器共模电压幅值减小的装置，所述装置包括电流纹波最小共模电压减小PWM、驱动电路、三相碳化硅逆变器模块以及负载，所述电流纹波最小共模电压减小PWM由数字处理芯片完成电流纹波损耗最小目标下的三相占空比的实时计算并产生相应的三相开关序列，所述驱动电路根据电流纹波最小共模电压减小PWM输出的开关序列信号产生相应的碳化硅器件的驱动信号，所述三相碳化硅逆变器模块根据驱动电路发出的驱动信号控制碳化硅器件的开通和关断，所述负载与三相碳化硅逆变器模块连接；此方案实现简便，可在将共模电压幅值限制在六分之一直流母线电压的基础上实现电流纹波的最小化。

技术领域

本发明涉及一种方法，具体涉及一种碳化硅逆变器共模电压幅值减小的方法与装置，属于电力电子技术领域。

背景技术

三相电压源型变换器被广泛应用于电机调速、新能源发电并网、电动汽车、轨道交通与电网谐波治理等领域。随着新一代碳化硅电力电子器件的迅速发展，采用碳化硅电力电子器件的三相电压源型逆变器的开关频率逐步提高，变换器产生的固有的高频共模电压(Common-mode Voltage,CMV)会造成很多负面效应，如在交流电机调速领域[6,7,9]，电机端产生的高频轴电压与轴电流减少了电机的使用寿命，并产生很强的共模干扰，在光伏发电领域[8,14]，高频CMV产生的漏电流会引起并网电流畸变等问题。

采用传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)，碳化硅三相电压源型逆变器的共模电压幅值达到直流母线电压的一半。为了抑制共模电压的幅值，根据逆变器的特性，改进开关序列或矢量合成方式来避免零电压矢量的使用，从而将共模电压的幅值限制在六分之一直流母线电压以内。但是传统的共模电压抑制方法与SVPWM相比，电流波形质量有所降低，在新的开关序列或者新的矢量合成方式下如何实现电流纹波的最小化还未见报道。因此急需一种新的设计方案解决这些技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供了碳化硅逆变器共模电压幅值减小的方法，此种方法实现简便，可在将共模电压幅值限制在六分之一直流母线电压的基础上实现电流纹波的最小化。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种碳化硅逆变器共模电压幅值减小的装置，其特征在于，所述装置包括电流纹波最小共模电压减小PWM、驱动电路、三相碳化硅逆变器模块以及负载，所述电流纹波最小共模电压减小PWM由数字处理电路完成电流纹波损耗最小目标下的三相占空比的实时计算并产生相应的三相开关序列；所述的数字处理电路包含供电电路、数字运算芯片、采样电路、输入输出口以及外围电路；所述驱动电路根据电流纹波最小共模电压减小PWM输出的开关序列信号产生相应的碳化硅器件的驱动信号；所述三相碳化硅逆变器模块根据驱动电路发出的驱动信号控制碳化硅器件的开通和关断，所述负载与三相碳化硅逆变器模块连接。

其中，所述三相碳化硅逆变器模块包含直流电源、直流母线支撑电容C、U相碳化硅逆变器桥臂、V相碳化硅逆变器桥臂、W相碳化硅逆变器桥臂、U相输出端口、V相输出端口以及W相输出端口；所述直流电源提供电源，所述U相碳化硅逆变器桥臂、V相碳化硅逆变器桥臂、W相碳化硅逆变器桥臂并联，分别通过U相输出端口、V相输出端口以及W相输出端口进行电压输出。

一种碳化硅逆变器共模电压幅值减小的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：三相电压源型变换器的直流母线电压为Vdc,当参考电压矢量相位为θ且调制度为m时，三相正弦调制波的表达式为：