CN104362876A - 一种三电平逆变调制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三电平逆变调制方法，它是在一个由“ I ”字型三相三电平逆变器、母线电容和三相 LC 滤波电路组成的基本三相逆变电路的基础上，实时采样母线电压 Udc 和逆变输出电压 Uo ，并由 DSP 对两者进行比较运算，根据比较结果的不同，使逆变调制方式在 SVPWM 空间矢量调制和 SPWM 正弦脉宽调制这两种调制方法之间切换。本发明可以克服 SVPWM 空间矢量调制 EMC 恶化的问题，可以使光伏三相并网逆变器适用于宽输入电压范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种三电平逆变调制方法，特别是一种应用于光伏三相并网逆变器的三电平逆变调制方法。
背景技术
现有的光伏三相并网逆变器多用三电平逆变桥进行逆变，而逆变的高频调制方式多为SVPWM空间矢量调制。SVPWM是由三相三电平功率逆变器的十二个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波形。空间电压矢量PWM与传统的正弦PWM不同，它是从三相输出电压的整体效果出发，着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。SVPWM空间矢量调制的技术，具有直流母线电压的利用率高的优点，且更易于实现数字化。但SVPWM技术同时也有着不能忽视的缺陷，SVPWM的相电压调制波形并不是标准和正弦波，而是在正弦波中注入了一些高次谐波分量，在很大程度上会影响EMC（电磁兼容性）效果，而且母线电压越高，EMC的干扰越严重，因此严重影响到光伏三相并网逆变器的输入电压范围。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种三电平逆变调制方法。它可以克服SVPWM空间矢量调制EMC恶化的问题，可以使光伏三相并网逆变器适用于宽输入电压范围。
本发明的技术方案：一种三电平逆变调制方法，其特点是：在一个由“I”字型三相三电平逆变器、母线电容和三相LC滤波电路组成的基本三相逆变电路的基础上，实时采样母线电压U
dc
和逆变输出电压U
o
（包括三相的逆变输出电压U
oa
，U
ob
和U
oc
），并由DSP对两者进行比较运算，根据比较结果的不同，使逆变调制方式在SVPWM空间矢量调制和SPWM正弦脉宽调制这两种调制方法之间切换。
上述的三电平逆变调制方法中，当DSP运算得出U
dc
-K*U
o
≤C，则由DSP进行SVPWM空间矢量调制；反之，若U
dc
-K*U
o
＞C，则由DSP进行SPWM正弦脉宽调制，当U
dc
-K*U
o
≤C，且K*U
o
<U
dc
，则由DSP在进行SVPWM空间矢量调制的同时对三次谐波U
n
进行线性比例缩小，其表达式为：
在U
dc
-K*U
o
=C时，三次谐波U
n
被缩小至0；其中K和C为正数常量。
前述的三电平逆变调制方法中，所述K的值为√6，C的值为27。K的值可以根据三相桥式不控整流公式和SPWM对BUS电压的利用系数得到,具体推导为：三相桥式逆变的母线电压必须大于输出电压的峰值，则U
dc
>√2*√3*U
o
，故K的值为√6。C的值在理论上是越小越好，但考虑到DSP的运算及调整的速度和采样精度的问题，取C=0.05*K*U
on
（其中U
on
为额定状态的逆变输出相电压）。
与现有技术相比，本发明实时检测母线电压U
dc
和逆变输出电压U
o
，并根据检测的结果的不同，使逆变调制方式在SVPWM空间矢量调制和SPWM正弦脉宽调制这两种调制方法之间切换，从而使得本发明的方法在母线低压阈值时进行SVPWM空间矢量调制，这样可以提高逆变器对母线电压的利用，同时通过空间矢量调制使用的控制难度降低。随着母线电压的抬高，对其SVPWM空间矢量调制进行线性弱化，降低阈值点的震荡。在母线电压高于阈值时，由于母线电压较高，可以忽略其母线电压的利用率，但母线电压的抬高已经导致EMC效果的恶化，若继续使用SVPWM空间矢量进行调制，其产生的三次谐波在波峰和波谷时会导致EMC严重恶化，从而导致机器的整体EMC变差，本发明在母线高压于阈值时采用SPWM正弦脉宽调制，可以忽略其母线电压较低的缺点的，可以降低其三次谐波，同时大大的改善EMC。使得本发明适用于更宽的输入电压范围。
附图说明
图1是基本三相逆变电路结构示意图；
图2是SVPWM空间矢量调制的相电压调制波示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种三电平逆变调制方法，其特征在于：在一个由“I”字型三相三电平逆变器、母线电容和三相LC滤波电路组成的基本三相逆变电路（如图1所示）的基础上，实时采样母线电压U
dc
和逆变输出电压U
o
，并由DSP对两者进行比较运算，根据比较结果的不同，使逆变调制方式在SVPWM空间矢量调制和SPWM正弦脉宽调制这两种调制方法之间切换。当DSP运算得出U
dc
-K*U
o
≤C，则由DSP进行SVPWM空间矢量调制；反之，若U
dc
-K*U
o
＞C，则由DSP进行SPWM正弦脉宽调制，当U
dc
-K*U
o
≤C，且K*U
o
<U
dc
，则由DSP在进行SVPWM空间矢量调制的同时对三次谐波U
n
进行线性比例缩小；其中K和C为正数常量。所述K的值为√6，C的值为27。
本发明的工作原理：
根据SVPWM空间矢量调制的a相相电压脉宽函数：
其中：M为正弦脉宽调制波的峰值；
为空间矢量的扇形区域角度。
同理，可以得到b相和c相的相电压调制波函数公式，由图2可得SVPWM空间矢量的三相等效相电压调制波形。很明显，SVPWM的相电压调制波不是标准的正弦波，而是正弦波中注入一些高次谐波分量。将三相的相电压调制波进行矢量相加，便可得到一个三次的三角波谐波U
n
。此三次谐波U
n
会在波峰和波谷时导致EMC效果变差，同时导致输出电流的会叠加三次谐波。
当母线电压升高时，EMC恶化非常明显，为了消除高压逆变SVPWM引起的EMC恶化，同时在母线高压时可以忽略其母线利用率，所以要对调制方式在不同的母线电压下进行不同的控制。
当逆变器工作时，对母线电压U
dc
和逆变输出电压U
o
进行采样送入DSP，由DSP根据三相桥式不控整流公式和SPWM对BUS电压的利用系数得到比例系数k=√6，再将逆变输出电压U
o
乘以k后直接与母线电压U
dc
进行比较。若k*U
o
>U
dc
，则由DSP进行SVPWM空间矢量调制；反之，若K*U
o
<U
dc
，则由DSP在进行SVPWM空间矢量调制的同时对三次谐波U
n
进行线性比例缩小，当U
dc
-K*U
o
=27V时，三次谐波U
n
被完全缩小为0；当U
dc
-K*U
o
＞27V时，DSP完全进行SPWM正弦脉宽调制。
通过DSP对，对母线电压U
dc
和逆变输出电压U
o
的判断来进行SVPWM和SPWM之间的切换，达到SVPWM空间矢量调制母线利用率高的优点和SPWM正弦脉宽调制EMC效果优越的优点。
Claims (3)
1.一种三电平逆变调制方法，其特征在于：在一个由“I”字型三相三电平逆变器、母线电容和三相LC滤波电路组成的基本三相逆变电路的基础上，实时采样母线电压Udc和逆变输出电压Uo，并由DSP对两者进行比较运算，根据比较结果的不同，使逆变调制方式在SVPWM空间矢量调制和SPWM正弦脉宽调制这两种调制方法之间切换。
2.根据权利要求1所述的三电平逆变调制方法，其特征在于：当DSP运算得出Udc-K*Uo≤C，则由DSP进行SVPWM空间矢量调制；反之，若Udc-K*Uo＞C，则由DSP进行SPWM正弦脉宽调制，当Udc-K*Uo≤C，且K*Uo<Udc，则由DSP在进行SVPWM空间矢量调制的同时对三次谐波Un进行线性比例缩小；其中K和C为正数常量。
3.根据权利要求2所述的三电平逆变调制方法，其特征在于：所述K的值为2√2，C的值为30。
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|---|---|---|---|
| CN201410589147.9A CN104362876A (zh) | 2014-10-29 | 2014-10-29 | 一种三电平逆变调制方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN113517815A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-10-19 | 浙江日风电气股份有限公司 | 一种三电平双向直流变换器及其控制系统、控制方法 |
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| CN103368438A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-10-23 | 江苏兆伏新能源有限公司 | 光伏并网逆变器的逆变控制方法 |
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|---|
| 范文飞: "基于PWM变流器的风力发电并网控制策略的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
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| CN113517815A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-10-19 | 浙江日风电气股份有限公司 | 一种三电平双向直流变换器及其控制系统、控制方法 |
| CN113517815B (zh) * | 2021-09-14 | 2021-11-26 | 浙江日风电气股份有限公司 | 一种三电平双向直流变换器及其控制系统、控制方法 |
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