[发明专利]一种电压源逆变器共模电压抑制方法

摘要

本发明公开了一种电压源逆变器共模电压抑制方法，属于电力电子技术领域。本发明每个控制周期根据上一周期所使用的电压矢量和本周期电流矢量所在的扇区来选择备选电压矢量，然后根据备选电压矢量进行目标函数优化，从而得到本周期的最优电压矢量，并将其作用于逆变器。由于本发明在选择备选电压矢量时充分考虑了死区对共模电压的影响，从而可以完全克服死区的影响。因此，本发明可应用于光伏并网逆变器或电机驱动控制器中，以减小共模电压的影响。

主权项

1.一种电压源逆变器共模电压抑制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、采样电压源逆变器的三相电流i_a、i_b、i_c，并通过坐标变换得到电流i_α、i_β，满足下式：步骤2、根据逆变器的驱动信号得到当前时刻的开关状态S_a、S_b、S_c，并根据当前时刻逆变器的开关状态S_a、S_b、S_c和直流侧电压U_dc，计算电压u_α、u_β，满足下式：其中，开关状态S_a、S_b、S_c等于0或1；S_a＝1表示电压源逆变器a相桥臂上管导通，下管关断；S_a＝0表示电压源逆变器a相桥臂上管关断，下管导通；S_b＝1表示电压源逆变器b相桥臂上管导通，下管关断；S_b＝0表示电压源逆变器b相桥臂上管关断，下管导通；S_c＝1表示电压源逆变器c相桥臂上管导通，下管关断；S_c＝0表示电压源逆变器c相桥臂上管关断，下管导通；U_dc为逆变器的直流侧电压，通过直流电压传感器采样得到；步骤3、根据步骤1得到的电流i_α、i_β和步骤2得到的电压u_α、u_β，预测k+1时刻的电流i_α(k+1)、i_β(k+1)，满足下式：其中，L为负载电感，T_s为控制周期；步骤4、根据步骤2得到的当前时刻逆变器的开关状态S_a、S_b、S_c，得到当前时刻作用的电压矢量u(S_aS_bS_c)；如果S_a＝1，S_b＝0，S_c＝0，则当前时刻作用的电压矢量记为u₁(100)；如果S_a＝1，S_b＝1，S_c＝0，则当前时刻作用的电压矢量记为u₂(110)；如果S_a＝0，S_b＝1，S_c＝0，则当前时刻作用的电压矢量记为u₃(010)；如果S_a＝0，S_b＝1，S_c＝1，则当前时刻作用的电压矢量记为u₄(011)；如果S_a＝0，S_b＝0，S_c＝1，则当前时刻作用的电压矢量记为u₅(001)；如果S_a＝1，S_b＝0，S_c＝1，则当前时刻作用的电压矢量记为u₆(101)；步骤5、根据步骤1得到的电流i_α、i_β，计算电流的角度θ，满足下式：其中，arctan为反正切函数；步骤6、根据步骤5计算得到的电流角度θ，判断电流所处的扇区M，其中：当时，记M＝1；当时，记M＝2；当时，记M＝3；当时，记M＝4；当时，记M＝5；当时，记M＝6；步骤7、根据步骤4得到的电压矢量u(S_aS_bS_c)和步骤6得到的电流扇区M，选择如下5个或6个电压矢量构成一个集合；其中：如果k时刻作用的电压矢量是u₁(100)，且M＝3，则将电压矢量u₁(100)、u₂(110)、u₄(011)、u₅(001)、u₆(101)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₁(100)，且M＝1，则将电压矢量u₁(100)、u₂(110)、u₃(010)、u₄(011)、u₆(101)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₁(100)，且M≠1且M≠3，则将电压矢量u₁(100)、u₂(110)、u₃(010)、u₄(011)、u₅(001)、u₆(101)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₂(110)，且M＝2，则将电压矢量u₁(100)、u₂(110)、u₃(010)、u₄(011)、u₅(001)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₂(110)，且M＝4，则将电压矢量u₁(100)、u₂(110)、u₃(010)、u₅(001)、u₆(101)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₂(110)，且M≠2且M≠4，则将电压矢量u₁(100)、u₂(110)、u₃(010)、u₄(011)、u₅(001)、u₆(101)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₃(010)，且M＝3，则将电压矢量u₂(110)、u₃(010)、u₄(011)、u₅(001)、u₆(101)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₃(010)，且M＝5，则将电压矢量u₁(100)、u₂(110)、u₃(010)、u₄(011)、u₆(101)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₃(010)，且M≠3且M≠5，则将电压矢量u₁(100)、u₂(110)、u₃(010)、u₄(011)、u₅(001)、u₆(101)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₄(011)，且M＝4，则将电压矢量u₁(100)、u₃(010)、u₄(011)、u₅(001)、u₆(101)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₄(011)，且M＝6，则将电压矢量u₁(100)、u₂(110)、u₃(010)、u₄(011)、u₅(001)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₄(011)，且M≠4且M≠6，则将电压矢量u₁(100)、u₂(110)、u₃(010)、u₄(011)、u₅(001)、u₆(101)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₅(001)，且M＝1，则将电压矢量u₂(110)、u₃(010)、u₄(011)、u₅(001)、u₆(101)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₅(001)，且M＝5，则将电压矢量u₁(100)、u₂(110)、u₄(011)、u₅(001)、u₅(001)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₅(001)，且M≠1且M≠5，则将电压矢量u₁(100)、u₂(110)、u₃(010)、u₄(011)、u₅(001)、u₆(101)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₆(101)，且M＝2，则将电压矢量u₁(100)、u₃(010)、u₄(011)、u₅(001)、u₆(101)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₆(101)，且M＝6，则将电压矢量u₁(100)、u₂(110)、u₃(010)、u₅(001)、u₅(001)构成一个电压矢量集合；如果k时刻作用的电压矢量是u₆(101)，且M≠2且M≠6，则将电压矢量u₁(100)、u₂(110)、u₃(010)、u₄(011)、u₅(001)、u₆(101)构成一个电压矢量集合；步骤8、根据步骤7得到的5个或6个电压矢量，计算其一一对应的电压矢量值u_αi(k+1)、u_βi(k+1)，满足下式：其中：i代表步骤7中得到的电压矢量集合中包含的每个电压矢量的序号，当步骤7中得到的电压矢量集合包含5个电压矢量时，i＝1,2,3,4,5，当步骤7中得到的电压矢量集合包含6个电压矢量时，i＝1,2,3,4,5,6；步骤9、根据步骤8得到的5个或6个电压矢量值u_αi(k+1)、u_βi(k+1)，步骤3得到的电流i_α(k+1)、i_β(k+1)，计算5组或6组k+2时刻的电流值i_αi(k+2)、i_βi(k+2)，满足下式：步骤10、将步骤9计算的5组或6组k+2时刻的电流值i_α(k+2)、i_β(k+2)带入目标函数g_i中进行计算；所述的目标函数g_i为：g_i＝|i_αref‑i_αi(k+2)|+|i_βref‑i_βi(k+2)|其中，i_αref、i_βref为电流给定值；步骤11、比较步骤10得到的5组或6组g_i值，确定g_i最小值对应的电压矢量u(S_aS_bS_c)，并将其用于电压源逆变器的控制中。