[发明专利]基于并联驱动器拓扑结构的共模电压消除方法

说明书

本发明公开了一种基于并联驱动器拓扑结构的共模电压消除方法，解决在高低频率下有效消除共模电压的问题。实现步骤是：依并联驱动器建立消除共模电压拓扑结构；绘制拓扑电压矢量图；提出共模电压消除的假设条件；对给定电压不同扇区进行矢量分解，得到不同扇区的作用时间；对所有的作用时间进行重新分布，绘制波形图，调制得到开关时间；完成并联驱动器共模电压消除。本发明提出假设条件在并联驱动器拓扑结构中产生大小相等、方向相反的电压，让给定电压在每个扇区内矢量分解；对得到的作用时间重新分配调制，消除共模电压。本发明拓扑结构简单，易搭建，方便理解；无需特定环境能有效消除共模电压。用于汽车电子、医疗器械和航空航天领域。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，主要涉及共模电压消除，具体是一种基于并联驱动器拓扑结构的共模电压消除方法，本发明无需特定的环境并且能完全消除共模电压，在汽车电子、医疗器械和航空航天领域都有较为广泛的应用。

背景技术

无刷直流电机具有结构简单、输出转矩大的特点。理论上，消除共模电压的模型为两个驱动器进行并联，每个驱动器都有三个桥臂，每个桥臂都由二极管和三极管组成。两个驱动器产生的电压大小相等，方向相反，可以将共模电压进行消除。

共模电压会在电动机转轴上感应出高幅值轴电压，形成轴承电流，使电动机的轴承在短周期内损坏，缩短电动机的使用寿命。并且还会在线路阻抗上形成谐波压降，产生有功和无功损耗，影响供电电网电能质量，对其他电子设备的正常运行也会产生影响。

“空间矢量调制技术”是利用矢量状态的不同组合会对功率变换器输出共模电压产生影响的特点，采用两个相反方向矢量“回扫”的方法取代零矢量的作用，以此降低系统共模电压，实现抑制传导共模电压的目的，但是该方法会增加功率变换器输出电压的谐波。“流侧与逆变侧开关同步变化的空间矢量调制方法”，它能够避免产生与直流母线电压大小相同的共模电压脉冲，但其它共模电压脉冲仍然存在，所以该方法并没有真正地消除共模电压，只是起着限制电机侧共模电流的作用。“采用隔离变压器”斩波策略不仅没有完全消除共模电压，还有能耗大、效率低、功率因数低、启动冲击大、隔离效果差等缺点。

广西工学院的文家燕提出的共模电压消除方法中，通过优化开关序列的组合，能有效的将三电平并网逆变器共模电压抑制在一定范围，但是不能将共模电压进行消除；哈尔滨工业大学的姜艳姝提出的通过增加前馈有源滤波器对共模电压进行消除，可以抑制共模电压的产生，但是结构复杂、需要增加额外的设备、增加了系统成本和复杂度。

现有技术消除共模电压有通过增加前馈有源滤波器进行消除，也有通过改变调制策略消除共模电压，但是这些方法都没办法将共模电压消除，并且可能要增加额外设备，增加成本和复杂度。

发明内容

为了解决消除共模电压的问题，本发明提供了一种开关损耗小、隔离效果好、效率高的基于并联驱动器拓扑结构的共模电压消除方法。

本发明是一种基于并联驱动器拓扑结构的共模电压消除方法，其特征在于，包括有以下步骤：

步骤1：建立拓扑结构：所述拓扑结构源于并联组成的两个驱动器，两个驱动器产生的电压大小相等，方向相反；每个驱动器都顺序并接有三个桥臂A、B、C，桥臂按A、B、C顺序相互并联在1/2U和-1/2U电路端间；每个桥臂包括有MOSFET N型开关管、二极管、扼流圈、电容器和电感器，由MOSFET N型开关管和二极管并联组成的开关单元，两个开关单元以串联形式接在每个桥臂上，在两个驱动器各自桥臂A、B的两个开关单元之间均依次串接有扼流圈、电容器，并分别接在电路第1、2节点；在两个驱动器各自桥臂C的两个开关单元之间均依次串接有电容器，并接在电路第3节点；在电路第1、2、3节点上均又并分别接有相同电感量的电感，形成各自的支路，共同连接到电路第4节点，电路第4节点为共模电压接地点；总体形成消除并联驱动器共模电压的拓扑结构；