CN104158429A - 三电平光伏逆变器脉宽调制方法和调制器 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种三电平光伏逆变器脉宽调制方法，包括：在检测到三电平光伏逆变器存在安全隐患时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量空间矢量脉冲宽度调制SVPWM方式，以解决三电平光伏逆变器出现的故障或异常问题(例如中点电位偏移，或当光伏组件对地寄生电容较大时共模漏电流过大)；其中，所述13矢量SVPWM方式是舍弃三电平光伏逆变器的27个开关状态矢量中的12个短矢量，仅保留6个长矢量、6个中矢量和3个零矢量的SVPWM方式。此外，本申请还公开了一种三电平光伏逆变器脉宽调制器。

Description

三电平光伏逆变器脉宽调制方法和调制器
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及三电平光伏逆变器脉宽调制方法和调制器。
背景技术
SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉冲宽度调制)方式是一种较为新颖的三电平光伏逆变器脉宽调制方式，它具有改善逆变器输出波形的谐波频谱、提高直流母线电压利用率等多项优点，因而受到了广泛应用。
但是，三电平光伏逆变器在SVPWM方式下容易出现故障或异常(例如中点电位偏移，或当光伏组件对地寄生电容较大时共模漏电流过大)，影响了光伏并网发电系统的安全稳定运行。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种三电平光伏逆变器脉宽调制方法和调制器，以解决三电平光伏逆变器出现的故障或异常问题(例如中点电位偏移，或当光伏组件对地寄生电容较大时共模漏电流过大)。
一种三电平光伏逆变器脉宽调制方法，包括：
在检测到三电平光伏逆变器存在安全隐患时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量空间矢量脉冲宽度调制SVPWM方式；
其中，所述13矢量SVPWM方式是舍弃三电平光伏逆变器的27个开关状态矢量中的12个短矢量，仅保留6个长矢量、6个中矢量和3个零矢量的SVPWM方式。
其中，所述检测到三电平光伏逆变器存在安全隐患，包括：检测到三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值大于第一阈值。
可选地，所述切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM方式后，还包括：
在检测到三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值不大于第二阈值时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为不连续SVPWM方式，其中所述第二阈值不大于所述第一阈值。
可选地，所述在检测到三电平光伏逆变器存在安全隐患时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM方式前，还包括：
在检测到三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值大于第三阈值时，触发三电平光伏逆变器进行停机保护。
其中，所述检测到三电平光伏逆变器存在安全隐患，包括：检测到三电平光伏逆变器的网侧电压幅值小于低电压穿越阈值。
可选地，所述切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM方式后，还包括：
在检测到三电平光伏逆变器的网侧电压幅值不小于所述低电压穿越阈值时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为不连续SVPWM方式。
其中，所述不连续SVPWM方式为第一不连续SVPWM方式、第二不连续SVPWM方式、第三不连续SVPWM方式或第四不连续SVPWM方式；
其中，在所述第一不连续SVPWM方式下：当三电平光伏逆变器的瞬时输出电压对应的空间矢量旋转至第一大扇区时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第二大扇区时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第三大扇区时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第四大扇区时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第五大扇区时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第六大扇区时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至Vdc/2；
在所述第二不连续SVPWM方式下：当三电平光伏逆变器的瞬时输出电压对应的空间矢量旋转至第一大扇区的后半区域或第二大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第二大扇区的后半区域或第三大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第三大扇区的后半区域或第四大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第四大扇区的后半区域或第五大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第五大扇区的后半区域或第六大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第六大扇区的后半区域或第一大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至Vdc/2；
在所述第三不连续SVPWM方式下：当三电平光伏逆变器的瞬时输出电压对应的空间矢量旋转至第二大扇区时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第三大扇区时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第四大扇区时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第五大扇区时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第六大扇区时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第一扇区时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至Vdc/2；
在所述第四不连续SVPWM方式下：当三电平光伏逆变器的瞬时输出电压对应的空间矢量旋转至第一大扇区的前半区域或第二大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第二大扇区的前半区域或第三大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第三大扇区的前半区域或第四大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第四大扇区的前半区域或第五大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第五大扇区的前半区域或第六大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第六大扇区的前半区域或第一大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至Vdc/2；
其中，Vdc为三电平光伏逆变器的直流输入电压。
可选地，所述在检测到三电平光伏逆变器存在安全隐患时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM方式前，还包括：设置三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为不连续SVPWM方式。
一种三电平光伏逆变器脉宽调制器，包括：
检测单元，用于检测三电平光伏逆变器是否存在安全隐患；
与所述检测单元相连的切换单元，用于在三电平光伏逆变器存在安全隐患时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM方式；其中，所述13矢量SVPWM方式是舍弃三电平光伏逆变器的27个开关状态矢量中的12个短矢量，仅保留6个长矢量、6个中矢量和3个零矢量的SVPWM方式。
其中，所述检测单元包括第一检测单元，用于检测三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值是否大于第一阈值；所述切换单元包括第一切换单元，用于在三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值大于所述第一阈值时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为所述13矢量SVPWM方式。
其中，所述检测单元包括第二检测单元，用于检测三电平光伏逆变器的网侧电压幅值是否小于低电压穿越阈值；所述切换单元包括第二切换单元，用于在三电平光伏逆变器的网侧电压幅值小于所述低电压穿越阈值时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为所述13矢量SVPWM方式。
从上述的技术方案可以看出，本发明在检测到三电平光伏逆变器存在安全隐患时，采用13矢量SVPWM方式对三电平光伏逆变器进行脉宽调制，所述13矢量SVPWM方式由于舍弃了现有SVPWM方式中会引起三电平光伏逆变器出现故障或异常(例如中点电位偏移，或当光伏组件对地寄生电容较大时共模漏电流过大)的短矢量，因而有效解决了现有技术存在的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种三电平光伏逆变器脉宽调制方法流程图；
图2本发明实施例公开的一种三电平光伏逆变器的拓扑结构示意图；
图3为本发明实施例公开的一种可降低共模电压幅值的三电平光伏逆变器脉宽调制方法流程图；
图4为现有SVPWM方式下的三电平电压空间矢量图；
图5为本发明实施例公开的一种13矢量SVPWM方式下的三电平电压空间矢量图；
图6为本发明实施例公开的一种可降低共模电压幅值和逆变器开关损耗的三电平光伏逆变器脉宽调制方法流程图；
图7为在13矢量SVPWM方式下，三电平光伏逆变器的瞬时输出电压对应的空间矢量旋转至图5中的小扇区D2时，对应的空间矢量序列分配图；
图8为在连续SVPWM方式下，三电平光伏逆变器的瞬时输出电压对应的空间矢量旋转至图4中的小扇区D14时，对应的空间矢量序列分配图；
图9为在不连续SVPWM方式下，三电平光伏逆变器的瞬时输出电压对应的空间矢量旋转至图4中的小扇区D14时，对应的空间矢量序列分配图；
图10a-10d分别为四种不连续SVPWM方式下，三电平光伏逆变器输出电压的幅值嵌位状态图；
图11为本发明实施例公开的一种可抑制中点电位偏移的三电平光伏逆变器脉宽调制方法流程图；
图12为本发明实施例公开的一种可抑制中点电位偏移，同时降低逆变器开关损耗的三电平光伏逆变器脉宽调制方法流程图；
图13为本发明实施例公开的一种三电平光伏逆变器脉宽调制器结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明实施例公开了一种三电平光伏逆变器脉宽调制方法，以解决三电平光伏逆变器出现的故障或异常问题(例如中点电位偏移，或当光伏组件对地寄生电容较大时共模漏电流过大)，包括：
步骤101：检测三电平光伏逆变器是否存在安全隐患时，当三电平光伏逆变器存在安全隐患时，进入步骤102，否则返回步骤101；
步骤102：切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉冲宽度调制)方式；其中，所述13矢量SVPWM方式是舍弃三电平光伏逆变器的27个开关状态矢量中的12个短矢量，仅保留6个长矢量、6个中矢量和3个零矢量的SVPWM方式。
本实施例所述的13矢量SVPWM方式由于不具备会引起三电平光伏逆变器出现故障或异常(例如中点电位偏移，或当光伏组件对地寄生电容较大时共模漏电流过大)的短矢量，因而有效解决了现有技术存在的问题。为了使本领域技术人员容易理解本方案，下面分别从本方案如何避免共模漏电流过大的问题以及如何抑制中点电位偏移的问题这两个方面展开，对本方案进行详述。
1)关于本方案如何避免共模漏电流过大的问题
三电平光伏逆变器是光伏并网发电系统中常用的能量转换装置，用于将光伏组件输出的直流电转换成交流电后送入电网，其拓扑结构如图2所示(三电平光伏逆变器的拓扑结构较多，本实施例仅示出其中的一种)。所述光伏组件与接地外壳之间存在对地的寄生电容C3，当光伏组件与电网之间存在直接的电气连接时，寄生电容C3会与电网阻抗、三电平光伏逆变器输出滤波元件联立组成共模谐振回路。
寄生电容C3的大小与外界环境因素有关，当光伏组件处于阴雨天气等潮湿环境时，寄生电容C3会增大。三电平光伏逆变器功率开关管的动作会引起寄生电容C3上共模电压Ucom的变化，而在寄生电容C3较大时寄生电容C3上变化的共模电压Ucom会激励所述共模谐振回路产生共模漏电流icom；共模漏电流icom的出现，增加了光伏并网发电系统的电磁传导损耗、降低了电磁兼容性，并产生了安全问题。
考虑到通过降低共模电压Ucom的幅值可以降低共模漏电流icom的大小，进而有效缓解共模漏电流icom引发的一系列问题，因此本方案从共模电压Ucom产生的源头入手提出了一种可有效降低共模电压Ucom幅值的方案，参见图3，包括：
步骤301：检测三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值是否大于第一阈值，当所述共模漏电流有效值大于所述第一阈值时，进入步骤302，否则返回步骤301；
步骤302：切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM方式。
针对图3所示方案的具体分析如下：
已知三相电压源系统中共模电压的定义是指三相输出电压相对于参考地的共有分量，又称零序电压。在图2所示的三电平光伏逆变器中，根据基尔霍夫电压定律可得到
u a = u ga - Ri a - L di a dt + U com u b = u gb - Ri b - L di b dt + U com u c = u gc - Ri c - L di c dt + U com ,
式中，ua、ub和uc依次为A相输出电压相对于参考地的分量、B相输出电压相对于参考地的分量和C相输出电压相对于参考地的分量，uga、ugb和ugc依次为A相输出电压、B相输出电压和C相输出电压，R为电网阻抗，ia、ib和ic依次为A相输出电流、B相输出电流和C相输出电流，L为三电平光伏逆变器输出滤波元件，Ucom为共模电压。
将上述三个电压方程相加得到共模电压Ucom的近似表达式为
U com = u a + u b + u c 3 ;
由该共模电压Ucom的表达式可以看出，三电平光伏逆变器产生的共模电压是一个与开关频率、开关状态和直流母线电压幅值有关的高频跳变信号。在SVPWM方式下，功率开关管在每一时刻的导通关断组合决定了三电平光伏逆变器的输出电压，进而决定了共模电压Ucom的变化，也就是说，三电平光伏逆变器的脉宽调制过程是共模电压Ucom产生的源头。
SVPWM方式是一种较为常用的三电平光伏逆变器脉宽调制方式，具体可分为连续SVPWM方式和不连续SVPWM方式两种，其原理为：将三电平光伏逆变器输出的三相正弦交流电压用一个旋转的空间矢量表示，则该空间矢量的瞬时值即为三电平光伏逆变器的瞬时输出电压；将该空间矢量的旋转空间划分为多个小扇区，旋转至任一小扇区的该空间矢量的瞬时值都可由位于该小扇区边界的所述三电平光伏逆变器的开关状态矢量合成得到，从而通过控制参与矢量合成的开关状态矢量的作用时间也就控制了该空间矢量的瞬时值的模长和方向。
三电平光伏逆变器的每相桥臂均具有三种开关状态，对应的，所述三电平光伏逆变器共有33＝27种开关状态；以直流母线电容中点O作为零电平参考电位，并规定正母线电压+Vdc/2为1电平、负母线电压﹣Vdc/2为-1电平，则三电平光伏逆变器共有27个开关状态矢量，分别是12个短矢量、6个中矢量、6个长矢量和3个零矢量，其对应的开关状态和共模电压幅值如表1所示。
表1 矢量类型-共模电压幅值-开关状态对应关系表
由表1可以看出，中矢量和零矢量不产生共模电压，长矢量产生的共模电压幅值只有Vdc/6，部分短矢量产生的共模电压幅值较大。背景技术提到的SVPWM方式全部采用了这27个开关状态矢量，高频共模电压含量较高；而本方案通过将三电平光伏逆变器的27个开关状态矢量中会产生较大共模电压幅值的短矢量全部舍去，得到了一种高频共模电压含量较低的SVPWM方式，为便于描述，定义其为13矢量SVPWM方式。
其中，背景技术提到的SVPWM方式下的三电平电压空间矢量图如图4所示(利用6个长矢量将图4示出的三电平电压空间矢量图等分为6个大扇区，得到以α轴为起点，沿逆时针方向依次分布的大扇区Ⅰ-Ⅵ；再将每个大扇区等分为4个小扇区，即可划分得到24个小扇区D1-D24，假设该空间矢量的瞬时值在某一时刻旋转至小扇区D14时，则其可以由(11-1)、(10-1)、(00-1)和(110)合成得到)。所述13矢量SVPWM方式下的三电平电压空间矢量图如图5所示(利用6个长矢量将图5示出的三电平电压空间矢量图等分为6个大扇区，得到以α轴为起点，沿逆时针方向依次分布的大扇区Ⅰ-Ⅵ；再将每个大扇区等分为2个小扇区，即可划分得到24个小扇区D1-D12，假设该空间矢量的瞬时值在某一时刻旋转至小扇区D2时，则其可以由(11-1)、(10-1)和(000)合成得到)。
综上，在图3所示方案中，所述13矢量SVPWM方式由于仅具备不会对共模电压Ucom幅值造成太大影响的13个开关状态矢量，因此在寄生电容C3较大时，能够在一定程度上有效降低共模漏电流icom的大小，缓解了共模漏电流icom所引发的系统电磁传导损耗增加、电磁兼容性降低及安全问题。
此外，为降低三电平光伏逆变器的开关损耗，本实施例基于图3所示方案，提出了一种可有效降低共模电压Ucom幅值和逆变器开关损耗的方案，参见图6，包括：
步骤601：检测三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值是否大于第一阈值，当所述共模漏电流有效值大于所述第一阈值时，进入步骤602，否则返回步骤601；
步骤602：切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM方式。
步骤603：检测三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值是否不大于第二阈值；当所述共模漏电流有效值不大于所述第二阈值时，进入步骤604，否则返回步骤603；
步骤604：切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为不连续SVPWM方式，其中所述第二阈值不大于所述第一阈值；优选的，所述第二阈值和所述第一阈值之间预留一定的滞环区间，防止临界状态下两种调制方式频繁切换。
针对图6所示方案的具体分析如下：
将三电平光伏逆变器输出的三相正弦交流电压用一个旋转的空间矢量表示，假设该空间矢量的瞬时值在某一时刻下旋转至图5所示的小扇区D2时，为较少开关损耗，要求三电平光伏逆变器每一相的功率开关管在一个开关周期内仅动作两次，如图7所示。
再假设该空间矢量的瞬时值在某一时刻下旋转至图4所示的小扇区D14时，为较少开关损耗，可要求三电平光伏逆变器每一相的功率开关管在一个开关周期内仅动作两次，如图8所示，这种调制方式称为连续SVPWM方式。但考虑到(00-1)与(110)代表同一短矢量，如果将(00-1)的作用时间转移至(110)，则空间矢量序列分配会变成图9所示方式，在保证原有空间矢量作用时间不变的前提下，即可实现A相功率开关管不动作，从而消除了一个开关周期内A相的开关损耗；同理，将(110)矢量的作用时间转移至(00-1)矢量，即可实现C相开关管在一个开关周期内不动作，这种调制方式称为不连续SVPWM方式。
综上，在所述不连续SVPWM方式下，三电平光伏逆变器可保持某一相的功率开关管在一个开关周期内不动作、其余两相的功率开关管在一个开关周期内均动作两次；相较于连续SVPWM方式和13矢量SVPWM方式，所示不连续SVPWM方式下的开关损耗更小。因此，在三电平光伏逆变器脱离共模漏电流过大的情况时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为不连续SVPWM方式，可进一步降低三电平光伏逆变器运行期间的开关损耗；两种调制方式间的来回切换，既保证了较低的共模漏电流icom，又保证了较低的开关损耗。
具体的，所述不连续SVPWM方式可采用第一不连续SVPWM方式、第二不连续SVPWM方式、第三不连续SVPWM方式或第四不连续SVPWM方式(图10a-10d中，AP表示三电平光伏逆变器的A相始终嵌位至Vdc/2，BP表示三电平光伏逆变器的B相始终嵌位至Vdc/2，CP表示三电平光伏逆变器的C相始终嵌位至Vdc/2，AN表示三电平光伏逆变器的A相始终嵌位至-Vdc/2，BN表示三电平光伏逆变器的B相始终嵌位至-Vdc/2，CN表示三电平光伏逆变器的C相始终嵌位至-Vdc/2；下述Vdc为三电平光伏逆变器的直流输入电压)；
如图10a所示，在所述第一不连续SVPWM方式下：当三电平光伏逆变器的瞬时输出电压对应的空间矢量旋转至第一大扇区(即大扇区Ⅰ)时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第二大扇区(即大扇区Ⅱ)时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第三大扇区(即大扇区Ⅲ)时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第四大扇区(即大扇区Ⅳ)时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第五大扇区(即大扇区Ⅴ)时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第六大扇区(即大扇区Ⅵ)时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至Vdc/2；
如图10b所示，在所述第二不连续SVPWM方式下：当三电平光伏逆变器的瞬时输出电压对应的空间矢量旋转至第一大扇区的后半区域或第二大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第二大扇区的后半区域或第三大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第三大扇区的后半区域或第四大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第四大扇区的后半区域或第五大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第五大扇区的后半区域或第六大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第六大扇区的后半区域或第一大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至Vdc/2；
如图10c所示，在所述第三不连续SVPWM方式下：当三电平光伏逆变器的瞬时输出电压对应的空间矢量旋转至第二大扇区时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第三大扇区时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第四大扇区时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第五大扇区时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第六大扇区时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第一扇区时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至Vdc/2；
如图10d所示，在所述第四不连续SVPWM方式下：当三电平光伏逆变器的瞬时输出电压对应的空间矢量旋转至第一大扇区的前半区域或第二大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第二大扇区的前半区域或第三大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第三大扇区的前半区域或第四大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第四大扇区的前半区域或第五大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第五大扇区的前半区域或第六大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第六大扇区的前半区域或第一大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至Vdc/2。
此外，作为优选，在图3所示步骤301或图6所示步骤601之前，还包括：在检测到三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值大于第三阈值时，触发三电平光伏逆变器进行停机保护(图3和图6未示出)，防止共模漏电流过流而损坏三电平光伏逆变器。
综合1)的上述描述可知，本实施例在检测到三电平光伏逆变器即将出现共模漏电流过流的问题时，采用13矢量SVPWM方式对三电平光伏逆变器进行脉宽调制，所述13矢量SVPWM方式由于舍弃了现有SVPWM方式中会引起增大共模漏电流的短矢量，因而有效解决了当光伏组件对地寄生电容较大时共模漏电流过大的问题。
2)关于本方案如何抑制中点电位偏移的问题
三电平光伏逆变器的低电压穿越，是指当电网故障或扰动引起电网电压跌落时，三电平光伏逆变器能够不间断地并网运行，并按照标准输出一定的无功电流。但是，背景技术提到的SVPWM方式中短矢量的存在，使得三电平光伏逆变器在电网电压跌落时不可避免的会出现中点电位偏移现象，进而对光伏并网发电系统的可靠运行造成了负面影响。
考虑到背景技术提到的SVPWM方式采用的27个开关状态矢量(包括12个短矢量、6个中矢量、6个长矢量和3个零矢量共)中，仅12个短矢量会造成中点电位偏移，于是，本方案提出了一种可有效抑制中点电位偏移的方法，参见图11，包括：
步骤110：检测三电平光伏逆变器的网侧电压幅值是否小于低电压穿越阈值；当所述网侧电压幅值小于所述低电压穿越阈值时，进入步骤111，否则返回步骤110；
步骤111：切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM方式。
图11所示方案在检测到三电平光伏逆变器即将出现中点电位偏移的问题时，采用13矢量SVPWM方式对三电平光伏逆变器进行脉宽调制，所述13矢量SVPWM方式由于舍弃了现有SVPWM方式中会导致中点电位偏移的短矢量，因而有效抑制了中点电位偏移。
此外，为降低三电平光伏逆变器的开关损耗，本实施例基于图11所示方案，提出了一种可有效抑制中点电位偏移，同时降低逆变器开关损耗的方案，参见图12，包括：
步骤120：检测三电平光伏逆变器的网侧电压幅值是否小于低电压穿越阈值；当所述网侧电压幅值小于所述低电压穿越阈值时，进入步骤121，否则返回步骤120；
步骤121：切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM方式；
步骤122：检测三电平光伏逆变器的网侧电压幅值是否不小于所述低电压穿越阈值；当所述网侧电压幅值不小于所述低电压穿越阈值时，进入步骤123，否则返回步骤122；
步骤123：切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为不连续SVPWM方式。
两种调制方式间的来回切换，既抑制了中点电位偏移，又达到了较低的开关损耗。
综合2)的上述描述可知，本实施例在检测到三电平光伏逆变器即将出现中点电位偏移的问题时，采用13矢量SVPWM方式对三电平光伏逆变器进行脉宽调制，所述13矢量SVPWM方式由于舍弃了现有SVPWM方式中会导致中点电位偏移的短矢量，因而有效抑制了中点电位偏移。
最后需要说明的是，考虑到不连续SVPWM方式能够降低开关管损耗，为了实现最优的效果，本实施例设置三电平光伏逆变器的初始脉宽调制方式为不连续SVPWM方式，即，在步骤101之前，设置三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为不连续SVPWM方式。
基于上述公开的三电平光伏逆变器脉宽调制方法，本发明实施例还公开了一种三电平光伏逆变器脉宽调制器，参见图13，包括：检测单元100和切换单元200；
其中，仍参见图13，检测单元100，用于检测三电平光伏逆变器是否存在安全隐患；
切换单元200与检测单元100相连，用于在三电平光伏逆变器存在安全隐患时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM方式；其中，所述13矢量SVPWM方式是舍弃三电平光伏逆变器的27个开关状态矢量中的12个短矢量，仅保留6个长矢量、6个中矢量和3个零矢量的SVPWM方式。
其中，仍参见图13，检测单元100包括第一检测单元101，用于检测三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值是否大于第一阈值；切换单元200包括第一切换单元201，用于在三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值大于所述第一阈值时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为所述13矢量SVPWM方式。
其中，仍参见图13，检测单元100包括第二检测单元102，用于检测三电平光伏逆变器的网侧电压幅值是否小于低电压穿越阈值；切换单元200包括第二切换单元202，用于在三电平光伏逆变器的网侧电压幅值小于所述低电压穿越阈值时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为所述13矢量SVPWM方式。
综上所述，本发明在检测到三电平光伏逆变器存在安全隐患时，采用13矢量SVPWM方式对三电平光伏逆变器进行脉宽调制，所述13矢量SVPWM方式由于舍弃了现有SVPWM方式中会引起三电平光伏逆变器出现故障或异常(例如中点电位偏移，或当光伏组件对地寄生电容较大时共模漏电流过大)的短矢量，因而有效解决了现有技术存在的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的调制器而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种三电平光伏逆变器脉宽调制方法，其特征在于，包括：
在检测到三电平光伏逆变器存在安全隐患时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量空间矢量脉冲宽度调制SVPWM方式；
其中，所述13矢量SVPWM方式是舍弃三电平光伏逆变器的27个开关状态矢量中的12个短矢量，仅保留6个长矢量、6个中矢量和3个零矢量的SVPWM方式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测到三电平光伏逆变器存在安全隐患，包括：检测到三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值大于第一阈值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM方式后，还包括：
在检测到三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值不大于第二阈值时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为不连续SVPWM方式，其中所述第二阈值不大于所述第一阈值。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述在检测到三电平光伏逆变器存在安全隐患时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM方式前，还包括：
在检测到三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值大于第三阈值时，触发三电平光伏逆变器进行停机保护。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测到三电平光伏逆变器存在安全隐患，包括：检测到三电平光伏逆变器的网侧电压幅值小于低电压穿越阈值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM方式后，还包括：
在检测到三电平光伏逆变器的网侧电压幅值不小于所述低电压穿越阈值时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为不连续SVPWM方式。
7.根据权利要求3或6所述的方法，其特征在于，所述不连续SVPWM方式为第一不连续SVPWM方式、第二不连续SVPWM方式、第三不连续SVPWM方式或第四不连续SVPWM方式；
其中，在所述第一不连续SVPWM方式下：当三电平光伏逆变器的瞬时输出电压对应的空间矢量旋转至第一大扇区时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第二大扇区时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第三大扇区时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第四大扇区时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第五大扇区时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第六大扇区时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至Vdc/2；
在所述第二不连续SVPWM方式下：当三电平光伏逆变器的瞬时输出电压对应的空间矢量旋转至第一大扇区的后半区域或第二大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第二大扇区的后半区域或第三大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第三大扇区的后半区域或第四大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第四大扇区的后半区域或第五大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第五大扇区的后半区域或第六大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第六大扇区的后半区域或第一大扇区的前半区域时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至Vdc/2；
在所述第三不连续SVPWM方式下：当三电平光伏逆变器的瞬时输出电压对应的空间矢量旋转至第二大扇区时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第三大扇区时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第四大扇区时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第五大扇区时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第六大扇区时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第一扇区时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至Vdc/2；
在所述第四不连续SVPWM方式下：当三电平光伏逆变器的瞬时输出电压对应的空间矢量旋转至第一大扇区的前半区域或第二大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第二大扇区的前半区域或第三大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第三大扇区的前半区域或第四大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第四大扇区的前半区域或第五大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的C相幅值始终嵌位至Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第五大扇区的前半区域或第六大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的B相幅值始终嵌位至﹣Vdc/2；当所述空间矢量旋转至第六大扇区的前半区域或第一大扇区的后半区域时，三电平光伏逆变器的A相幅值始终嵌位至Vdc/2；
其中，Vdc为三电平光伏逆变器的直流输入电压。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在检测到三电平光伏逆变器存在安全隐患时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM方式前，还包括：
设置三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为不连续SVPWM方式。
9.一种三电平光伏逆变器脉宽调制器，其特征在于，包括：
检测单元，用于检测三电平光伏逆变器是否存在安全隐患；
与所述检测单元相连的切换单元，用于在三电平光伏逆变器存在安全隐患时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为13矢量SVPWM方式；
其中，所述13矢量SVPWM方式是舍弃三电平光伏逆变器的27个开关状态矢量中的12个短矢量，仅保留6个长矢量、6个中矢量和3个零矢量的SVPWM方式。
10.根据权利要求9所述的调制器，其特征在于，所述检测单元包括第一检测单元，用于检测三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值是否大于第一阈值；
所述切换单元包括第一切换单元，用于在三电平光伏逆变器的共模漏电流有效值大于所述第一阈值时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为所述13矢量SVPWM方式。
11.根据权利要求9所述的调制器，其特征在于，所述检测单元包括第二检测单元，用于检测三电平光伏逆变器的网侧电压幅值是否小于低电压穿越阈值；
所述切换单元包括第二切换单元，用于在三电平光伏逆变器的网侧电压幅值小于所述低电压穿越阈值时，切换三电平光伏逆变器的脉宽调制方式为所述13矢量SVPWM方式。
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