CN104779826A - 非隔离t型三电平光伏并网逆变器的共模电压抑制方法 - Google Patents

非隔离t型三电平光伏并网逆变器的共模电压抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了非隔离T型三电平光伏并网逆变器的共模电压抑制方法，实时采集直流母线上电容C1的电压与直流母线下电容C2的电压，得到直流母线上电容C1与直流母线下电容C2的电压差的绝对值dUdc，通过判断dUdc＞dUref是否成立、以及判断是否成立来选择使用大中零矢量合成法或者大中小矢量合成法或者大大零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制。本发明采用三种矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，既能平衡三电平逆变器直流侧中点电位，又能抑制共模电压变化的幅值和频率，从而抑制非隔离T型三电平光伏并网逆变器的共模电流，优化系统的效率、体积、重量、成本。

Description

非隔离T型三电平光伏并网逆变器的共模电压抑制方法
技术领域
本发明属于太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种非隔离T型三电平光伏并网逆变器的共模电压抑制方法。
背景技术
太阳能作为一种取之不尽的清洁能源，毋庸置疑成为可持续发展的绿色能源之一。光伏并网逆变器是用来将太阳能发出的直流电经过DC/AC变换成符合电网要求的交流电再接入电网的设备，其性能不仅影响和决定整个光伏并网系统是否可以可靠、安全、稳定、高效地运行，同时也是决定整个系统寿命的主要因素。效率和并网电流质量是衡量光伏并网逆变器的两个重要指标。
非隔离T型三电平逆变器输出电压更接近正弦波，电压畸变率低，谐波含量少，由于省去了电网侧隔离变压器，使系统损耗减少，且体积、重量、成本最优。但在无隔离变压器的非隔离光伏并网系统中，电网和光伏阵列之间存在直接的电气连接，由于光伏阵列和地之间存在寄生电容，从而形成了由寄生电容、滤波元件和电网阻抗组成的共模谐振回路。而寄生电容上变化的共模电压则能够激励这个谐振回路产生相应的共模电流。较大幅值的共模电流可能会带来传导和辐射干扰，增加进网电流谐波及损耗，甚至危及设备和人员安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种非隔离T型三电平光伏并网逆变器的共模电压抑制方法，可以抑制共模电压变化的幅值和频率，从而抑制非隔离T型三电平并网逆变器的共模电流。
本发明所采用的技术方案是，非隔离T型三电平光伏并网逆变器的共模电压抑制方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、实时采集直流母线上电容C1的电压与直流母线下电容C2的电压，得到直流母线上电容C1与直流母线下电容C2的电压差的绝对值dUdc；采用大中零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制；
步骤2、判断dUdc＞dUref是否成立，如果成立，则转到步骤3；如果不成立，则继续采用大中零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，转到步骤7，
其中dUref为设定值；
步骤3、判断是否成立，如果成立，则转到步骤4；如果不成立，则转到步骤5；
步骤4、判断参考矢量是否在扇区1、扇区4、扇区5、扇区8、扇区9、扇区12，如果参考矢量在上述扇区，则采用大中零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，转到步骤7；如果参考矢量不在上述扇区，则转到步骤6；
步骤5、判断参考矢量是否在扇区1、扇区4、扇区5、扇区8、扇区9、扇区12，如果参考矢量不在上述扇区，则采用大中零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，转到步骤7；如果参考矢量在上述扇区，则转到步骤6；
步骤6、判断一个开关周期内大矢量的作用时间TL、中矢量的作用时间TM、小矢量的作用时间TS是否均大于0，如果上述三个作用时间均大于零，则采用大中小矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，转到步骤7；如果上述三个作用时间并非均大于零，则采用大大零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，转到步骤7；
步骤7、大中零矢量合成法或者大中小矢量合成法或者大大零矢量合成法形成非隔离T型三电平光伏并网逆变器中各个功率开关的脉冲宽度调制信号，发送给对应的驱动电路，再由驱动电路驱动各个功率开关进行动作。
本发明的特点还在于，
步骤1中非隔离T型三电平光伏并网逆变器的电路结构包括第一寄生电容CPV1，第一寄生电容CPV1的一端与地连接，第一寄生电容CPV1的另一端分别连接有光伏阵列输出电压Udc的正极、直流母线上电容C1的正极、第一开关管Sa1的集电极、第二开关管Sb1的集电极、第三开关管Sc1的集电极；光伏阵列输出电压Udc的负极分别连接有第二寄生电容CPV2的一端、直流母线下电容C2的负极、第四开关管Sa4的发射极、第五开关管Sb4的发射极、第六开关管Sc4的发射极；第二寄生电容CPV2的另一端与地连接；直流母线上电容C1的负极分别连接有直流母线下电容C2的正极、第七开关管Sa2的集电极、第八开关管Sb2的集电极、第九开关管Sc2的集电极；第七开关管Sa2的发射极与第十开关管Sa3的发射极连接，第八开关管Sb2的发射极与第十一开关管Sb3的发射极连接，第九开关管Sc2的发射极与第十二开关管Sc3的发射极连接；第十开关管Sa3的集电极分别与第一开关管Sa1的发射极、第四开关管Sa4的集电极连接，第十一开关管Sb3的集电极分别与第二开关管Sb1的发射极、第五开关管Sb4的集电极连接，第十二开关管Sc3的集电极分别与第三开关管Sc1的发射极、第六开关管Sc4的集电极连接；第十开关管Sa3的集电极与第一滤波电感La的一端连接、第十一开关管Sb3的集电极与第二滤波电感Lb的一端连接、第十二开关管Sc3的集电极与第三滤波电感Lc的一端连接，第一滤波电感La的另一端与A相电网ea的一端连接、第二滤波电感Lb的另一端与B相电网eb的一端连接、第三滤波电感Lc的另一端与C相电网ec的一端连接，A相电网ea、B相电网eb、C相电网ec的另一端均与地连接；第一开关管Sa1、第七开关管Sa2、第十开关管Sa3、第四开关管Sa4构成三相逆变器的A相桥臂；第二开关管Sb1、第八开关管Sb2、第十一开关管Sb3、第五开关管Sb4构成三相逆变器的B相桥臂；第三开关管Sc1、第九开关管Sc2、第十二开关管Sc3、第六开关管Sc4构成三相逆变器的C相桥臂。
步骤1中非隔离T型三电平光伏并网逆变器的扇区划分为：三电平矢量六边形六个顶点与三电平矢量六边形中心点的连线为6个大矢量，分别为：PNN、PPN、NPN、NPP、NNP、PNP；三电平矢量六边形中心点与大矢量中点的连线为6个小矢量，分别为：POO、OON、OPO、NOO、OOP、ONO；三电平矢量六边形的6个边的中点与三电平矢量六边形中心点的连线为6个中矢量，分别为：PON、OPN、NPO、NOP、ONP、PNO；三电平矢量六边形的中心点对应1个零矢量为：OOO；相邻的一个大矢量和一个中矢量之间的区域为一个扇区，将三电平矢量六边形划分为12个扇区。
大中零矢量合成法为用与参考矢量相邻的一个大矢量、一个中矢量和零矢量合成参考矢量，位于扇区1～扇区12时矢量的开关顺序分别为：
扇区1：OOO-PON-PNN-PON-OOO
扇区2：OOO-PON-PPN-PON-OOO
扇区3：OOO-OPN-PPN-OPN-OOO
扇区4：OOO-OPN-NPN-OPN-OOO
扇区5：OOO-NPO-NPN-NPO-OOO
扇区6：OOO-NPO-NPP-NPO-OOO
扇区7：OOO-NOP-NPP-NOP-OOO
扇区8：OOO-NOP-NNP-NOP-OOO
扇区9：OOO-ONP-NNP-ONP-OOO
扇区10：OOO-ONP-PNP-ONP-OOO
扇区11：OOO-PNO-PNP-PNO-OOO
扇区12：OOO-PNO-PNN-PNO-OOO
在奇数扇区，大矢量在一个开关周期内的作用时间中矢量在一个开关周期内的作用时间TM＝2mTTsinθ，零矢量在一个开关周期内的作用时间TZ＝TT-TL-TM；
在偶数扇区，大矢量在一个开关周期内的作用时间中矢量在一个开关周期内的作用时间零矢量在一个开关周期内的作用时间TZ＝TT-TL-TM；
其中，TT为一个开关周期的时间；为调制度，Vref为参考矢量长度，Udc为直流母线电压。
大中小矢量合成法为一个大矢量、一个中矢量和一个小矢量合成参考矢量，其中大矢量和中矢量是与参考矢量相邻的两个基本矢量，小矢量为下一个扇区的小矢量，位于扇区1～扇区12时矢量的开关顺序分别为：
扇区1：OON-PON-PNN-PON-OON
扇区2：POO-PON-PPN-PON-POO
扇区3：OPO-OPN-PPN-OPN-OPO
扇区4：OON-OPN-NPN-OPN-OON
扇区5：NOO-NPO-NPN-NPO-NOO
扇区6：OPO-NPO-NPP-NPO-OPO
扇区7：OOP-NOP-NPP-NOP-OOP
扇区8：NOO-NOP-NNP-NOP-NOO
扇区9：ONO-ONP-NNP-ONP-ONO
扇区10：OOP-ONP-PNP-ONP-OOP
扇区11：POO-PNO-PNP-PNO-POO
扇区12：ONO-PNO-PNN-PNO-ONO
在奇数扇区，大矢量在一个开关周期内的作用时间TL＝TT(1-2msinθ)，中矢量在一个开关周期内的作用时间小矢量在一个开关周期内的作用时间TS＝TT-TL-TM；
在偶数扇区，大矢量在一个开关周期内的作用时间中矢量在一个开关周期内的作用时间小矢量在一个开关周期内的作用时间TS＝TT-TL-TM；
其中，TT为一个开关周期的时间；为调制度，Vref为参考矢量长度，Udc为直流母线电压。
大大零矢量合成法为用与参考矢量相邻的一个大矢量a、一个大矢量b和零矢量合成参考矢量，位于扇区1～扇区12时矢量的开关顺序分别为：
扇区1：OOO-PNN-PPN-PNN-OOO
扇区2：OOO-PPN-PNN-PPN-OOO
扇区3：OOO-PPN-NPN-PPN-OOO
扇区4：OOO-NPN-PPN-NPN-OOO
扇区5：OOO-NPN-NPP-NPN-OOO
扇区6：OOO-NPP-NPN-NPP-OOO
扇区7：OOO-NPP-NNP-NPP-OOO
扇区8：OOO-NNP-NPP-NNP-OOO
扇区9：OOO-NNP-PNP-NNP-OOO
扇区10：OOO-PNP-NNP-PNP-OOO
扇区11：OOO-PNP-PNN-PNP-OOO
扇区12：OOO-PNN-PNP-PNN-OOO
在奇数扇区，开关周期中先作用的大矢量a在一个开关周期内的作用时间开关周期内后作用的大矢量b在一个开关周期内的作用时间TLb＝mTTsinθ，零矢量在一个开关周期内的作用时间TZ＝TT-TLa-TLb；
在偶数扇区，大矢量在一个开关周期内的作用时间TLa＝mTTsinθ，中矢量在一个开关周期内的作用时间零矢量在一个开关周期内的作用时间TZ＝TT-TLa-TLb；
其中，TT为一个开关周期的时间；为调制度，Vref为参考矢量长度，Udc为直流母线电压。
步骤2中设定值dUref设定在额定直流母线电压的1％以内。
本发明的有益效果是：通过优化T型三电平逆变器的调制策略，降低逆变器共模电压的变化幅值和频率，从而减小了非隔离T型三电平系统的共模电流，使得T型三电平并网系统效率和安全性提高，并网电流谐波减少，系统体积、重量、成本降低。
附图说明
图1是本发明中非隔离T型三电平光伏并网逆变器的电路图；
图2是本发明中非隔离T型三电平光伏并网逆变器的扇区划分图；
图3是本发明共模电压抑制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，非隔离T型三电平光伏并网逆变器的电路结构包括第一寄生电容CPV1，第一寄生电容CPV1的一端与地连接，第一寄生电容CPV1的另一端分别连接有光伏阵列输出电压Udc的正极、直流母线上电容C1的正极、第一开关管Sa1的集电极、第二开关管Sb1的集电极、第三开关管Sc1的集电极；光伏阵列输出电压Udc的负极分别连接有第二寄生电容CPV2的一端、直流母线下电容C2的负极、第四开关管Sa4的发射极、第五开关管Sb4的发射极、第六开关管Sc4的发射极；第二寄生电容CPV2的另一端与地连接；直流母线上电容C1的负极分别连接有直流母线下电容C2的正极、第七开关管Sa2的集电极、第八开关管Sb2的集电极、第九开关管Sc2的集电极；第七开关管Sa2的发射极与第十开关管Sa3的发射极连接，第八开关管Sb2的发射极与第十一开关管Sb3的发射极连接，第九开关管Sc2的发射极与第十二开关管Sc3的发射极连接；第十开关管Sa3的集电极分别与第一开关管Sa1的发射极、第四开关管Sa4的集电极连接，第十一开关管Sb3的集电极分别与第二开关管Sb1的发射极、第五开关管Sb4的集电极连接，第十二开关管Sc3的集电极分别与第三开关管Sc1的发射极、第六开关管Sc4的集电极连接；第十开关管Sa3的集电极与第一滤波电感La的一端连接、第十一开关管Sb3的集电极与第二滤波电感Lb的一端连接、第十二开关管Sc3的集电极与第三滤波电感Lc的一端连接，第一滤波电感La的另一端与A相电网ea的一端连接、第二滤波电感Lb的另一端与B相电网eb的一端连接、第三滤波电感Lc的另一端与C相电网ec的一端连接，A相电网ea、B相电网eb、C相电网ec的另一端均与地连接；第一开关管Sa1、第七开关管Sa2、第十开关管Sa3、第四开关管Sa4构成三相逆变器的A相桥臂；第二开关管Sb1、第八开关管Sb2、第十一开关管Sb3、第五开关管Sb4构成三相逆变器的B相桥臂；第三开关管Sc1、第九开关管Sc2、第十二开关管Sc3、第六开关管Sc4构成三相逆变器的C相桥臂。
其中，第一寄生电容CPV1、第二寄生电容CPV2为光伏阵列对地寄生电容，且CPV1＝CPV2；直流母线上电容C1和直流母线下电容C2的电容值相等，即C1＝C2。
如图2所示为非隔离T型三电平光伏并网逆变器的扇区划分图，三电平矢量六边形六个顶点与三电平矢量六边形中心点的连线为6个大矢量，分别为：PNN、PPN、NPN、NPP、NNP、PNP；三电平矢量六边形中心点与大矢量中点的连线为6个小矢量，分别为：POO、OON、OPO、NOO、OOP、ONO；三电平矢量六边形的6个边的中点与三电平矢量六边形中心点的连线为6个中矢量，分别为：PON、OPN、NPO、NOP、ONP、PNO；三电平矢量六边形的中心点对应1个零矢量为：OOO；相邻的一个大矢量和一个中矢量之间的区域为一个扇区，将三电平矢量六边形划分为12个扇区。
其中，19个矢量分别表示三电平逆变器三相桥臂的开关状态，如PON表示：A相桥臂的状态为P，即第一开关管Sa1、第十开关管Sa3开通，第七开关管Sa2、第四开关管Sa4关断；B相桥臂的状态为O，即第八开关管Sb2、第十一开关管Sb3开通，第二开关管Sb1、第五开关管Sb4关断；C相桥臂的状态为N，即第十二开关管Sc3、第六开关管Sc4开通，第三开关管Sc1、第九开关管Sc2关断。
三电平逆变器矢量的选择原理为：三电平逆变器每一相有3种开关状态，三相共有27个开关状态，每个开关状态对应一个共模电压值，共模电压值为0、±Udc6、±Udc3、±Udc2中的一种，传统7段式调制法只舍去共模电压值为±Udc2的基本矢量PPP和NNN，所以其产生的共模电压变化范围为-Udc3～+Udc3，共模电压在一个开关周期内变化6次。本发明选择共模电压值为0、±Udc6的开关状态标注于图2中。其中，大矢量6个，分别为：PNN、PPN、NPN、NPP、NNP、PNP；中矢量6个，分别为：PON、OPN、NPO、NOP、ONP、PNO；小矢量6个，分别为：POO、OON、OPO、NOO、OOP、ONO；零矢量1个：OOO。用这19个共模电压值较小的开关状态形成的基本矢量合成参考矢量，可以减小共模电压的幅值及一个开关周期的变化次数，从而产生的共模电流幅值减小。
合成参考矢量的基本方法有以下三种：
①大中零矢量合成法
用与参考矢量相邻的一个大矢量、一个中矢量和零矢量OOO合成参考矢量，简称大中零矢量合成法。该方法产生的共模电压变化范围为-Udc6～+Udc6，在一个开关周期中共模电压值变化两次，相比于传统7段式调制法减小了共模电压幅值和变化次数。如参考矢量位于扇区1，则用PNN、PON和OOO三个基本矢量合成参考矢量，开关顺序为OOO-PNN-PON-PNN-OOO，每个矢量的作用时间按照伏秒平衡的原则计算。同理，可以得到参考矢量位于其它扇区时的矢量合成过程，即位于扇区1～扇区12时矢量的开关顺序分别为：
扇区1：OOO-PON-PNN-PON-OOO
扇区2：OOO-PON-PPN-PON-OOO
扇区3：OOO-OPN-PPN-OPN-OOO
扇区4：OOO-OPN-NPN-OPN-OOO
扇区5：OOO-NPO-NPN-NPO-OOO
扇区6：OOO-NPO-NPP-NPO-OOO
扇区7：OOO-NOP-NPP-NOP-OOO
扇区8：OOO-NOP-NNP-NOP-OOO
扇区9：OOO-ONP-NNP-ONP-OOO
扇区10：OOO-ONP-PNP-ONP-OOO
扇区11：OOO-PNO-PNP-PNO-OOO
扇区12：OOO-PNO-PNN-PNO-OOO
在奇数扇区，大矢量在一个开关周期内的作用时间中矢量在一个开关周期内的作用时间TM＝2mTTsinθ，零矢量在一个开关周期内的作用时间TZ＝TT-TL-TM；
在偶数扇区，大矢量在一个开关周期内的作用时间中矢量在一个开关周期内的作用时间零矢量在一个开关周期内的作用时间TZ＝TT-TL-TM；
其中，TT为一个开关周期的时间；为调制度，Vref为参考矢量长度，Udc为直流母线电压。
②大中小矢量合成法
用一个大矢量、一个中矢量和一个小矢量合成参考矢量，简称大中小矢量合成法。该方法产生的共模电压变化范围为-Udc6～+Udc6，在一个开关周期中共模电压值变化4次，相比于传统7段式调制法减小了共模电压幅值和变化次数。该方法所使用的大矢量和中矢量是与参考矢量相邻的两个基本矢量，所选小矢量为下一个扇区的小矢量，如参考矢量位于扇区1，则使用PNN、PON、OON三个基本矢量合成参考矢量，开关顺序为PNN-PON-OON-PON-PNN，每个矢量的作用时间按照伏秒平衡的原则计算。同理，可以得到参考矢量位于其它扇区时的矢量合成过程，即位于扇区1～扇区12时矢量的开关顺序分别为：
扇区1：OON-PON-PNN-PON-OON
扇区2：POO-PON-PPN-PON-POO
扇区3：OPO-OPN-PPN-OPN-OPO
扇区4：OON-OPN-NPN-OPN-OON
扇区5：NOO-NPO-NPN-NPO-NOO
扇区6：OPO-NPO-NPP-NPO-OPO
扇区7：OOP-NOP-NPP-NOP-OOP
扇区8：NOO-NOP-NNP-NOP-NOO
扇区9：ONO-ONP-NNP-ONP-ONO
扇区10：OOP-ONP-PNP-ONP-OOP
扇区11：POO-PNO-PNP-PNO-POO
扇区12：ONO-PNO-PNN-PNO-ONO
在奇数扇区，大矢量在一个开关周期内的作用时间TL＝TT(1-2msinθ)，中矢量在一个开关周期内的作用时间小矢量在一个开关周期内的作用时间TS＝TT-TL-TM；
在偶数扇区，大矢量在一个开关周期内的作用时间中矢量在一个开关周期内的作用时间小矢量在一个开关周期内的作用时间TS＝TT-TL-TM。
③大大零矢量合成法
用与参考矢量相邻的两个大矢量和零矢量OOO合成参考矢量，简称大大零矢量合成法。该方法产生的共模电压变化范围为-Udc6～+Udc6，在一个开关周期中共模电压值变化4次，相比于传统7段式调制法减小了共模电压幅值和变化次数。如参考矢量位于扇区1，使用OOO、PNN、PPN三个基本矢量合成参考矢量，开关顺序为OOO-PNN-PPN-PNN-OOO，每个矢量的作用时间按照伏秒平衡的原则计算。同理，可以得到参考矢量位于其它扇区时的矢量合成过程，即位于扇区1～扇区12时矢量的开关顺序分别为：
扇区1：OOO-PNN-PPN-PNN-OOO
扇区2：OOO-PPN-PNN-PPN-OOO
扇区3：OOO-PPN-NPN-PPN-OOO
扇区4：OOO-NPN-PPN-NPN-OOO
扇区5：OOO-NPN-NPP-NPN-OOO
扇区6：OOO-NPP-NPN-NPP-OOO
扇区7：OOO-NPP-NNP-NPP-OOO
扇区8：OOO-NNP-NPP-NNP-OOO
扇区9：OOO-NNP-PNP-NNP-OOO
扇区10：OOO-PNP-NNP-PNP-OOO
扇区11：OOO-PNP-PNN-PNP-OOO
扇区12：OOO-PNN-PNP-PNN-OOO
在奇数扇区，开关周期中先作用的大矢量a在一个开关周期内的作用时间开关周期内后作用的大矢量b在一个开关周期内的作用时间TLb＝mTTsinθ，零矢量在一个开关周期内的作用时间TZ＝TT-TLa-TLb；
在偶数扇区，大矢量在一个开关周期内的作用时间TLa＝mTTsinθ，中矢量在一个开关周期内的作用时间零矢量在一个开关周期内的作用时间TZ＝TT-TLa-TLb。
以上三种调制方法与传统7段式调制法相比均减小了共模电压变化幅值和共模电压变化次数，从而降低非隔离T型三电平光伏并网逆变器共模电流幅值。
中点电位的平衡问题是T型三电平逆变器的固有问题，因为逆变器每相桥臂的输出端在某些开关状态下连接了直流侧串联电容中点，所以当逆变器正常工作时会有电流流入或流出串联的直流母线上电容C1、直流母线下电容C2中点，对直流母线上电容C1、直流母线下电容C2进行不平衡的充放电，造成中点电位不断变化。上述三种调制策略中，大大零矢量合成法对直流侧中点电位没有影响，大中零矢量合成法在扇区1、4、5、8、9、12时会造成中点电位的升高，而大中小矢量合成法在扇区1、4、5、8、9、12时会造成中点电位的下降；大中零矢量合成法在扇区2、3、6、7、10、11时会造成中点电位的下降，而大中小矢量合成法在扇区2、3、6、7、10、11时会造成中点电位的升高。
如图3所示为本发明非隔离T型三电平光伏并网逆变器的共模电压抑制方法的流程图，本发明方法是采用上述三种方法结合的调制策略，具体按照以下步骤实施：
步骤1、实时采集直流母线上电容C1的电压与直流母线下电容C2的电压，得到直流母线上电容C1与直流母线下电容C2的电压差的绝对值dUdc；采用大中零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制；
步骤2、判断dUdc＞dUref是否成立，如果成立，则转到步骤3；如果不成立，则继续采用大中零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，转到步骤7，
其中dUref为设定值；
步骤3、判断是否成立，如果成立，则转到步骤4；如果不成立，则转到步骤5；
步骤4、判断参考矢量是否在扇区1、扇区4、扇区5、扇区8、扇区9、扇区12，如果参考矢量在上述扇区，则采用大中零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，转到步骤7；如果参考矢量不在上述扇区，则转到步骤6；
步骤5、判断参考矢量是否在扇区1、扇区4、扇区5、扇区8、扇区9、扇区12，如果参考矢量不在上述扇区，则采用大中零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，转到步骤7；如果参考矢量在上述扇区，则转到步骤6；
步骤6、判断一个开关周期内大矢量的作用时间TL、中矢量的作用时间TM、小矢量的作用时间TS是否均大于0，如果上述三个作用时间均大于零，则采用大中小矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，转到步骤7；如果上述三个作用时间并非均大于零，则采用大大零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，转到步骤7；
步骤7、大中零矢量合成法或者大中小矢量合成法或者大大零矢量合成法形成非隔离T型三电平光伏并网逆变器中各个功率开关的脉冲宽度调制信号，发送给对应的驱动电路，再由驱动电路驱动各个功率开关进行动作。
本发明的方法中三种矢量合成法是考虑三电平逆变器在运行过程中可能出现的中点电位偏移的情况。
下面将整体分析一个扇区中矢量合成方法的选择及对中点电位的影响：
假设初始状态下中点平衡，且参考矢量位于扇区1。根据图3流程图，首先选择大中零矢量合成法，相应的矢量作用顺序OOO-PON-PNN-PON-OOO，由于PON矢量的作用，会引起中点电位升高，判断中点电位偏移程度，当dUdc≤dUref时，继续使用大中零矢量合成法，此时根据大中零矢量合成法中的矢量作用顺序选择相应的矢量作用顺序，根据大中零矢量合成法中的矢量作用时间计算相应的矢量作用时间。当dUdc＞dUref，且UC1<UC2时，计算大中小矢量合成法的矢量作用时间TL、TM、TS，若TL、TM、TS均为正数，则使用大中小矢量合成法，此时根据大中小矢量合成法中矢量作用顺序选择相应的矢量作用顺序，根据大中小矢量合成法中矢量作用时间计算相应的矢量作用时间，相应的矢量作用顺序为OON-PON-PNN-PON-OON，由于小矢量OON的使用，使中点电位降低，若TL、TM、TS不都为正数，则使用大大零矢量合成法，此时根据大大零矢量合成法的矢量作用顺序选择相应的矢量作用顺序，根据大大零矢量合成法的矢量作用时间选择相应的矢量作用时间，相应的矢量作用顺序为OOO-PNN-PPN-PNN-OOO，大大零矢量合成法对中点电位没有影响，不会加剧中点的偏移程度。当dUdc＞dUref，且UC1>UC2时，使用大中零矢量合成法，此时根据大中零矢量合成法的矢量作用顺序选择相应的矢量作用顺序，根据大中零矢量合成法的矢量作用时间选择相应的矢量作用时间。同理，其他11个扇区的矢量合成方法也可以根据图3的流程图进行选择。
采用上述方法求出对应第一功率开关到第十二功率开关的脉冲宽度调制信号后，发送给驱动电路，再由驱动电路驱动各个功率开关进行动作，就可以使T型三电平逆变器正常工作，既能减小共模电压，也能保证上、下电容中点电压平衡。
本发明在非隔离T型三电平逆变器电路结构的基础上，采用大中零矢量合成法、大中小矢量合成法、大大零矢量合成法相结合的调制方法，可以保证输出电压波形有较好的正弦度，由功率开关管动作产生的共模电压小，从而抑制了共模电流的大小，且控制了三电平逆变器的中点电位平衡。

Claims (7)

1.非隔离T型三电平光伏并网逆变器的共模电压抑制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、实时采集直流母线上电容C1的电压与直流母线下电容C2的电压，得到直流母线上电容C1与直流母线下电容C2的电压差的绝对值dUdc；采用大中零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制；
步骤2、判断dUdc＞dUref是否成立，如果成立，则转到步骤3；如果不成立，则继续采用大中零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，转到步骤7，
其中dUref为设定值；
步骤3、判断是否成立，如果成立，则转到步骤4；如果不成立，则转到步骤5；
步骤4、判断参考矢量是否在扇区1、扇区4、扇区5、扇区8、扇区9、扇区12，如果参考矢量在上述扇区，则采用大中零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，转到步骤7；如果参考矢量不在上述扇区，则转到步骤6；
步骤5、判断参考矢量是否在扇区1、扇区4、扇区5、扇区8、扇区9、扇区12，如果参考矢量不在上述扇区，则采用大中零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，转到步骤7；如果参考矢量在上述扇区，则转到步骤6；
步骤6、判断一个开关周期内大矢量的作用时间TL、中矢量的作用时间TM、小矢量的作用时间TS是否均大于0，如果上述三个作用时间均大于零，则采用大中小矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，转到步骤7；如果上述三个作用时间并非均大于零，则采用大大零矢量合成法对非隔离T型三电平光伏并网逆变器进行调制，转到步骤7；
步骤7、大中零矢量合成法或者大中小矢量合成法或者大大零矢量合成法形成非隔离T型三电平光伏并网逆变器中各个功率开关的脉冲宽度调制信号，发送给对应的驱动电路，再由驱动电路驱动各个功率开关进行动作。
2.根据权利要求1所述的非隔离T型三电平光伏并网逆变器的共模电压抑制方法，其特征在于，所述步骤1中非隔离T型三电平光伏并网逆变器的电路结构包括第一寄生电容CPV1，第一寄生电容CPV1的一端与地连接，第一寄生电容CPV1的另一端分别连接有光伏阵列输出电压Udc的正极、直流母线上电容C1的正极、第一开关管Sa1的集电极、第二开关管Sb1的集电极、第三开关管Sc1的集电极；
光伏阵列输出电压Udc的负极分别连接有第二寄生电容CPV2的一端、直流母线下电容C2的负极、第四开关管Sa4的发射极、第五开关管Sb4的发射极、第六开关管Sc4的发射极；
第二寄生电容CPV2的另一端与地连接；
直流母线上电容C1的负极分别连接有直流母线下电容C2的正极、第七开关管Sa2的集电极、第八开关管Sb2的集电极、第九开关管Sc2的集电极；
第七开关管Sa2的发射极与第十开关管Sa3的发射极连接，第八开关管Sb2的发射极与第十一开关管Sb3的发射极连接，第九开关管Sc2的发射极与第十二开关管Sc3的发射极连接；
第十开关管Sa3的集电极分别与第一开关管Sa1的发射极、第四开关管Sa4的集电极连接，第十一开关管Sb3的集电极分别与第二开关管Sb1的发射极、第五开关管Sb4的集电极连接，第十二开关管Sc3的集电极分别与第三开关管Sc1的发射极、第六开关管Sc4的集电极连接；
第十开关管Sa3的集电极与第一滤波电感La的一端连接、第十一开关管Sb3的集电极与第二滤波电感Lb的一端连接、第十二开关管Sc3的集电极与第三滤波电感Lc的一端连接，第一滤波电感La的另一端与A相电网ea的一端连接、第二滤波电感Lb的另一端与B相电网eb的一端连接、第三滤波电感Lc的另一端与C相电网ec的一端连接，A相电网ea、B相电网eb、C相电网ec的另一端均与地连接；
第一开关管Sa1、第七开关管Sa2、第十开关管Sa3、第四开关管Sa4构成三相逆变器的A相桥臂；第二开关管Sb1、第八开关管Sb2、第十一开关管Sb3、第五开关管Sb4构成三相逆变器的B相桥臂；第三开关管Sc1、第九开关管Sc2、第十二开关管Sc3、第六开关管Sc4构成三相逆变器的C相桥臂。
3.根据权利要求1或2所述的非隔离T型三电平光伏并网逆变器的共模电压抑制方法，其特征在于，所述步骤1中非隔离T型三电平光伏并网逆变器的扇区划分为：三电平矢量六边形六个顶点与三电平矢量六边形中心点的连线为6个大矢量，分别为：PNN、PPN、NPN、NPP、NNP、PNP；三电平矢量六边形中心点与大矢量中点的连线为6个小矢量，分别为：POO、OON、OPO、NOO、OOP、ONO；三电平矢量六边形的6个边的中点与三电平矢量六边形中心点的连线为6个中矢量，分别为：PON、OPN、NPO、NOP、ONP、PNO；三电平矢量六边形的中心点对应1个零矢量为：OOO；相邻的一个大矢量和一个中矢量之间的区域为一个扇区，将三电平矢量六边形划分为12个扇区。
4.根据权利要求3所述的非隔离T型三电平光伏并网逆变器的共模电压抑制方法，其特征在于，所述大中零矢量合成法为用与参考矢量相邻的一个大矢量、一个中矢量和零矢量合成参考矢量，位于扇区1～扇区12时矢量的开关顺序分别为：
扇区1：OOO-PON-PNN-PON-OOO
扇区2：OOO-PON-PPN-PON-OOO
扇区3：OOO-OPN-PPN-OPN-OOO
扇区4：OOO-OPN-NPN-OPN-OOO
扇区5：OOO-NPO-NPN-NPO-OOO
扇区6：OOO-NPO-NPP-NPO-OOO
扇区7：OOO-NOP-NPP-NOP-OOO
扇区8：OOO-NOP-NNP-NOP-OOO
扇区9：OOO-ONP-NNP-ONP-OOO
扇区10：OOO-ONP-PNP-ONP-OOO
扇区11：OOO-PNO-PNP-PNO-OOO
扇区12：OOO-PNO-PNN-PNO-OOO
在奇数扇区，大矢量在一个开关周期内的作用时间中矢量在一个开关周期内的作用时间TM＝2mTTsinθ，零矢量在一个开关周期内的作用时间TZ＝TT-TL-TM；
在偶数扇区，大矢量在一个开关周期内的作用时间中矢量在一个开关周期内的作用时间零矢量在一个开关周期内的作用时间TZ＝TT-TL-TM；
其中，TT为一个开关周期的时间；为调制度，Vref为参考矢量长度，Udc为直流母线电压。
5.根据权利要求3所述的非隔离T型三电平光伏并网逆变器的共模电压抑制方法，其特征在于，所述大中小矢量合成法为一个大矢量、一个中矢量和一个小矢量合成参考矢量，其中大矢量和中矢量是与参考矢量相邻的两个基本矢量，小矢量为下一个扇区的小矢量，位于扇区1～扇区12时矢量的开关顺序分别为：
扇区1：OON-PON-PNN-PON-OON
扇区2：POO-PON-PPN-PON-POO
扇区3：OPO-OPN-PPN-OPN-OPO
扇区4：OON-OPN-NPN-OPN-OON
扇区5：NOO-NPO-NPN-NPO-NOO
扇区6：OPO-NPO-NPP-NPO-OPO
扇区7：OOP-NOP-NPP-NOP-OOP
扇区8：NOO-NOP-NNP-NOP-NOO
扇区9：ONO-ONP-NNP-ONP-ONO
扇区10：OOP-ONP-PNP-ONP-OOP
扇区11：POO-PNO-PNP-PNO-POO
扇区12：ONO-PNO-PNN-PNO-ONO
在奇数扇区，大矢量在一个开关周期内的作用时间TL＝TT(1-2msinθ)，中矢量在一个开关周期内的作用时间小矢量在一个开关周期内的作用时间TS＝TT-TL-TM；
在偶数扇区，大矢量在一个开关周期内的作用时间中矢量在一个开关周期内的作用时间小矢量在一个开关周期内的作用时间TS＝TT-TL-TM；
其中，TT为一个开关周期的时间；为调制度，Vref为参考矢量长度，Udc为直流母线电压。
6.根据权利要求3所述的非隔离T型三电平光伏并网逆变器的共模电压抑制方法，其特征在于，所述大大零矢量合成法为用与参考矢量相邻的一个大矢量a、一个大矢量b和零矢量合成参考矢量，位于扇区1～扇区12时矢量的开关顺序分别为：
扇区1：OOO-PNN-PPN-PNN-OOO
扇区2：OOO-PPN-PNN-PPN-OOO
扇区3：OOO-PPN-NPN-PPN-OOO
扇区4：OOO-NPN-PPN-NPN-OOO
扇区5：OOO-NPN-NPP-NPN-OOO
扇区6：OOO-NPP-NPN-NPP-OOO
扇区7：OOO-NPP-NNP-NPP-OOO
扇区8：OOO-NNP-NPP-NNP-OOO
扇区9：OOO-NNP-PNP-NNP-OOO
扇区10：OOO-PNP-NNP-PNP-OOO
扇区11：OOO-PNP-PNN-PNP-OOO
扇区12：OOO-PNN-PNP-PNN-OOO
在奇数扇区，开关周期中先作用的大矢量a在一个开关周期内的作用时间开关周期内后作用的大矢量b在一个开关周期内的作用时间TLb＝mTTsinθ，零矢量在一个开关周期内的作用时间TZ＝TT-TLa-TLb；
在偶数扇区，大矢量在一个开关周期内的作用时间TLa＝mTTsinθ，中矢量在一个开关周期内的作用时间零矢量在一个开关周期内的作用时间TZ＝TT-TLa-TLb；
其中，TT为一个开关周期的时间；为调制度，Vref为参考矢量长度，Udc为直流母线电压。
7.根据权利要求1或2所述的非隔离T型三电平光伏并网逆变器的共模电压抑制方法，其特征在于，所述步骤2中设定值dUref设定在额定直流母线电压的1％以内。
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