[发明专利]一种双馈电机变流器系统共模电压控制方法

说明书

本发明属于电器电路领域，尤其涉及一种双馈电机变流器共模电压控制方法，在双馈发电机和变流器电路上增加一个共模电压的发生电路，该发生电路采用一个桥臂，接在直流母线上；该共模电压注入桥臂的控制信号为电网侧的SPWM信号之和除以3，电机侧的SVPWM信号之和除以3：也就是：vsubgt;com_zero2/subgt;(t)＝‑vsubgt;zero1/subgt;(t)‑vsubgt;zero2/subgt;(t)，理想情况下：vsubgt;zero1/subgt;(t)+vsubgt;com_zero2/subgt;(t)+vsubgt;zero2/subgt;(t)＝0。本发明相对传统的共模电压发生电路，功率微小，成本低，而且可以抑制低频的共模信号vzero1和vzero2，从而有利于电机绕组绝缘，防止转子轴承和滑环漏电。

技术领域

本发明属于电器电路领域，尤其涉及一种双馈电机变流器系统共模电压控制方法。

背景技术

双馈发电机和变流器系统，是风力发电机组应用最广的解决方案。由于双馈系统的变流器接在转子侧，可以使得变流器功率仅仅为电机功率的1/3到1/4之间，变流器成本低，损耗小，效率高。然而，发电机转子绕组通过滑环与变流器连接，转子滑环和转子轴承时常会出现故障。绝缘损坏的主要原因，转子电压突变dv/dt，包括差模电压和共模电压。差模电压通常通过滤波器和IGBT开关速度等方法来调整。

共模电压解决方案，有的采用直流侧母线对地加电容的形式抑制尖峰，这是采用旁路共模电流的方法；有的采用增大共模电抗的形式，这是在共模信号的传输路径上，增大阻抗的方法。双馈电机一般使用电机转子增加接地滑环，保护转子轴承。本发明通过增加一个共模电压产生电路，抵消转子和大地之间的低频共模电压，从而大大降减小共模电压源幅值。

减小共模电压，可以大大降低共模漏电流产生的电腐蚀等损坏。减少双馈电机转子相连的滑环和轴承的故障。

类似电路是在UPS(不间断电源)上，但是与本方案软件控制算法不同，硬件电路的参数特点不同，应用负载不同。UPS增加的桥臂，用于为负载和电源提供一个公共中性线，同时提高直流侧电压的利用率，应用场合是恒频恒压的电源，而且输入、输出频率相同。本方案增加的桥臂电路，应用于变频变压的电源，输入输出频率不同，电压不同。本方案提供共模电压，用于抵消施加在电机上的共模电压，电路电流数值小。

IGBT驱动信号一般是由正弦波与三角载波调制成的脉冲信号，三相SPWM调制信号(频率为w1)如下：

v_a＝V_mcosω₁t

v_b＝V_mcos(ωt₁-120)

v_c＝V_mcos(ωt₁+120)

为了提高直流侧母线电压的利用率，常常加入共模电压分量V_zero1，常用的V_zero1生成方法如公式：

从而生成SVPWM调制信号。

v_az＝V_mcosω₁t+V_zero1

v_bz＝V_mcos(ω₁t-120)+V_zero1

v_cz＝V_mcos(ω₁t+120)+V_zero1

SVPWM调制信号与三角载波比较，生成驱动脉冲信号。