[发明专利]三电平整流器共模电压抑制PWM方法、调制器及系统

说明书

本发明公开了三电平整流器共模电压抑制PWM方法、调制器及系统。其中，共模电压抑制PWM方法，适用于NPC三电平PWM整流器，包括扇区判断：根据参考电压矢量的相角，判断扇区编号；基本矢量选取：根据参考电压矢量所在的扇区选取两个中矢量和一个零矢量，再根据直流侧两个电容电压的差值，选取P型或N型小矢量；基本矢量作用时间计算：根据选取的基本矢量列写伏秒平衡方程，求解伏秒平衡方程得到各个基本矢量的作用时间；开关序列设计；PWM驱动信号生成：根据开关序列生成相应PWM驱动信号，控制功率开关管的开通与关断。其达到同时抑制共模电压幅值和频率的目的。

技术领域

本发明属于电力电子控制领域，尤其涉及一种三电平整流器共模电压抑制PWM方法、调制器及系统。

背景技术

近年来，三电平变换器在可再生能源发电、大功率交流传动、电能质量综合治理等领域得到了广泛应用。中点箝位型(Neural Point Clamped，NPC)三电平变换器最早由日本学者Akira Nabae于1981年提出。与传统两电平变换器相比，NPC三电平变换器具有总谐波畸变率(Total Harmonic Distortion，THD)低、功率器件电压应力低、输出波形质量好、转换效率高等优势。

共模电压是由变换器中功率器件的开关动作产生。传统三电平空间矢量调制(Space Vector Modulation，SVM)方法采用全部基本矢量合成参考电压矢量，进而产生幅值和频率很高的共模电压。共模电压对系统会造成严重的危害，增加了系统的电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)，共模电压产生的共模电流对电机的绝缘造成损害，导致电机的轴承电流过大，进而造成电机轴承损坏。在光伏发电系统，产生共模漏电流，造成严重的电磁干扰，甚至威胁人身安全。因此，共模电压的抑制成为一个必须考虑的关键问题。

目前抑制共模电压的方法包括：基于硬件的方法和基于软件的方法。

(1)基于硬件的方法包括采用无源滤波器或改进电路拓扑结构等，然而，基于硬件的方法会增加整个系统的成本。

(2)基于软件的方法包括改进调制方法和预测控制方法。现有的共模电压抑制方法主要针对共模电压幅值的降低，而共模电压频率的抑制考虑较少。

综上所述，亟需一种同时抑制NPC三电平PWM(Pulse Width Modulation)整流器共模电压幅值和频率的方法、调制器及系统。

发明内容

为了解决现有技术的不足，第一方面，本发明实施例提供了一种三电平整流器共模电压抑制PWM方法，其适用于NPC三电平PWM整流器，本发明实施例的共模电压抑制PWM方法，采用三电平空间矢量调制方法中的13个基本矢量来合成参考电压矢量，通过求解伏秒平衡方程得到各个基本矢量的作用时间，并设计对称式开关序列，有效抑制了NPC三电平PWM整流器共模电压的幅值和频率。

本发明实施例的一种抑制共模电压幅值和频率的混合调制方法，包括：

(1)扇区判断：根据参考电压矢量的相角，判断扇区编号；

(2)基本矢量选取：根据参考电压矢量所在的扇区选取两个中矢量和一个零矢量，再根据直流侧两个电容电压的差值，选取P型或N型小矢量；

(3)基本矢量作用时间计算：根据选取的基本矢量列写伏秒平衡方程，求解伏秒平衡方程得到各个基本矢量的作用时间；

(4)开关序列设计：若选取的P型或N型小矢量的作用时间满足其相应约束条件，则采用两个中矢量、一个零矢量、一个P型或N型小矢量的开关序列；若选取的P型或N型小矢量的作用时间均不满足相应约束条件，则采用两个中矢量、一个零矢量的开关序列；

(5)PWM驱动信号生成：根据开关序列生成相应PWM驱动信号，控制功率开关管的开通与关断。