CN108964495A - 一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法 - Google Patents

一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108964495A
CN108964495A CN201810698360.1A CN201810698360A CN108964495A CN 108964495 A CN108964495 A CN 108964495A CN 201810698360 A CN201810698360 A CN 201810698360A CN 108964495 A CN108964495 A CN 108964495A
Authority
CN
China
Prior art keywords
vector
voltage
reference voltage
small
sector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810698360.1A
Other languages
English (en)
Inventor
刘冰
戎世元
徐剑秋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NANTONG HUAWEI POWER EQUIPMENT CO Ltd
Original Assignee
NANTONG HUAWEI POWER EQUIPMENT CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NANTONG HUAWEI POWER EQUIPMENT CO Ltd filed Critical NANTONG HUAWEI POWER EQUIPMENT CO Ltd
Priority to CN201810698360.1A priority Critical patent/CN108964495A/zh
Publication of CN108964495A publication Critical patent/CN108964495A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/487—Neutral point clamped inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/123—Suppression of common mode voltage or current

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法，其包括以下步骤：选用输出共模电压幅值为Vdc/6和0的基矢量去合成参考电压矢量，把输出共模电压幅值绝对值限制在Vdc/6之内；将每60°一个大扇区划分为三个小扇区；三相参考电压Varef、Vbref、Vcref经克拉克变换再标幺化后，由参考电压矢量与每个小扇区的三条直线的关系确定所处的小扇区；结合四象限镜像算法，得到各矢量的作用时间；根据以上结果，对逆变器的开关器件进行切换，使输出电压与参考电压等效，并抑制共模电压。与传统三电平逆变器的空间矢量控制策略相比，该三电平空间矢量调制策略有效地抑制了共模电压，且具有计算量小，实现简单等优点。

Description

一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法
技术领域
本发明涉及涉及三相三电平逆变器，具体涉及一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法。
背景技术
二极管箝位三电平逆变器，由于其输出容量大、电压谐波含量少等优点被广泛应用于中高压、大功率交流调速等领域。但其产生的电磁干扰问题随着开关频率的增加更加严重，耦合电容产生轴电压，损坏电机轴承；高速开关产生很强的电磁干扰，干扰其它电子设备正常运行；共模电压还会引起电机绝缘击穿，缩短电机使用寿命。目前抑制共模电压及其产生的共模电磁干扰的方法主要是无源滤波、有源滤波及改进PWM控制策略，改进PWM控制策略不需要增加硬件投资，是最为经济的一种共模电压抑制方法。但传统的SVPWM控制方法由于成对采用小矢量，输出共模电压幅值较高，且每个大扇区分为四个小扇区计算复杂。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法，能够有效降低输出共模电压幅值，且能简化计算过程。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法，包括收下步骤：
S1：选取输出共模电压幅值为Vdc/6和0的基矢量去合成参考电压矢量，把输出共模电压幅值绝对值限制在Vdc/6之内，将所述参考电压矢量作为逆变器电压空间矢量；
其中，Vdc为逆变器直流侧的电压值；
S2：将逆变器电压空间矢量按照角度进行划分，每60度为一个大扇区，共分为6个大扇区；
S3：在每一个大扇区中，由两个小矢量端点与其相对的两大矢量端点两条连线、零矢量和中矢量端点连线的交点决定一公共点；由公共点分别向小矢量和中矢量端点连线，把每一个大扇区划分为三个小扇区；
S4：通过计算得到第一象限各小扇区基矢量的作用时间，结合四像限镜像算法得到其他小扇区各基矢量的作用时间；
S5：将三相参考电压Varef、Vbref、Vcref经克拉克变换再标幺化后，由参考电压矢量与每个小扇区的三条直线的关系确定所处的小扇区；
S6：根据S5的结果，对逆变器的开关器件进行切换，使输出电压与参考电压等效，并抑制共模电压。
作为一种优选，所述S5的具体步骤如下：
步骤一：通过公式(1)对三相参考电压Varef、Vbref、Vcref作克拉克变换，计算出参考电压矢量在α、β坐标轴分量Vα、Vβ；
步骤二：通过公式(2)计算出参考电压矢量分别在α、β轴上投影的标幺值Vαm、Vβm；
步骤三：通过公式(3)判断参考电压矢量所处的小扇区；
步骤四：通过公式(4)计算出空间电压基矢量Vx、Vy、Vz的作用时间tx、ty、tz；
作为一种优选，所述S4中第一象限各小扇区基矢量的作用时间通过伏秒平衡原则计算得到。
该方法通过利用输出共模电压幅值为Vdc/6和0的基矢量去合成参考电压矢量，把输出共模电压幅值绝对值限制在Vdc/6之内，从而能简化后续的计算过程；将每60°一个大扇区划分为三个小扇区，有效减少了扇区的划分的复杂度；三相参考电压Varef、Vbref、Vcref经克拉克变换再标幺化后，由参考电压矢量与每个小扇区的三条直线的关系确定所处的小扇区，再由伏秒平衡原则得到基矢量的作用时间，根据四象限镜像算法得到其他小扇区各基矢量的作用时间，简化了空间基矢量作用时间的计算，从而能快速的对逆变器的开关器件进行切换，使输出电压与参考电压等效，进而能在三电平逆变器输出的共模电压，电压、电流畸变没有恶化前对共模电压进行有效抑制。本发明解决了传统算法输出共模电压幅值高，且计算过程复杂的问题，具有较强的应用价值。
附图说明
图1为三电平逆变器的拓扑结构图；
图2为三电平逆变器的四象限镜像区域划分示意图；
图3为图2中第一象限区域划分示意图；
图4为第一象限1号小扇区开关函数及输出共模电压图；
图5为传统算法中a相输出电压频谱图；
图6为改进算法中a相输出电压频谱图；
图7为传统算法中a相输出电流频谱图；
图8为改进算法中a相输出电流频谱图；
图9为传统算法中逆变器输出共模电压图；
图10为改进算法中逆变器输出共模电压图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图4所示，一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法，包括收下步骤：
S1：选取输出共模电压幅值为Vdc/6和0的基矢量去合成参考电压矢量，把输出共模电压幅值绝对值限制在Vdc/6之内，将所述参考电压矢量作为逆变器电压空间矢量；
其中，Vdc为逆变器直流侧的电压值；
S2：将逆变器电压空间矢量按照角度进行划分，每60度为一个大扇区，共分为6个大扇区；
S3：在每一个大扇区中，由两个小矢量端点与其相对的两大矢量端点两条连线、零矢量和中矢量端点连线的交点决定一公共点；由公共点分别向小矢量和中矢量端点连线，把每一个大扇区划分为三个小扇区；
S4：根据伏秒平衡原则得到第一象限各小扇区基矢量的作用时间，结合四像限镜像算法得到其他小扇区各基矢量的作用时间；
S5：将三相参考电压Varef、Vbref、Vcref经克拉克变换再标幺化后，由参考电压矢量与每个小扇区的三条直线的关系确定所处的小扇区；
S6：根据S5的结果，对逆变器的开关器件进行切换，使输出电压与参考电压等效，并抑制共模电压。
所述S5的具体步骤如下：
步骤一：通过公式(1)对三相参考电压Varef、Vbref、Vcref作克拉克变换，计算出参考电压矢量在α、β坐标轴分量Vα、Vβ；
步骤二：通过公式(2)计算出参考电压矢量分别在α、β轴上投影的标幺值Vαm、Vβm；
步骤三：通过公式(3)判断参考电压矢量所处的小扇区；
步骤四：通过公式(4)计算出空间电压基矢量Vx、Vy、Vz的作用时间tx、ty、tz；
下面根据附图详细说明本发明的实现过程，本发明以第一象限1号小扇区为例：
步骤一，选用输出共模电压幅值为Vdc/6和0的基矢量：大矢量PNN、PPN、NPN，中矢量PON、OPN，小矢量POO、OPO、OON，零矢量(000)OOO。
步骤二，将每60°一个大扇区划分为三个小扇区。
步骤三，通过克拉克变换式：
得到Vα、Vβ，通过式：
标幺化参考电压矢量在α、β坐标轴分量，得到Vαm、Vβm，通过式：
判断参考电压矢量所处的小扇区；
√：表示满足条件；×：表示不满足条件；—：表示该规则对区域不适用。
步骤四，基矢量作用时间的判断。
参考电压矢量落入第一象限1号小扇区时，参考电压矢量是由V2、V7、V1合成，把所有矢量在αβ轴上的投影标幺化如表1所示：
表1 V2、V7、V1矢量在αβ轴上的投影的标幺值
通过式：
求得空间电压矢量V2、V7、V1的作用时间tx、ty、tz：
同理可得第一象限其他小扇区内各基矢量的作用时间，如表2所示：
表2 第一象限各小扇区内基本空间电压矢量作用时间
步骤五，采用对称调制法，可得到功率开关器件的开关时刻，图5和图6分别为传统算法和改进算法中a相输出电压频谱图，图7和图8分别为传统算法和改进算法中a相输出电流频谱图，图9和图10分别为传统算法和改进算法中逆变器输出共模电压图验证了本发明能有效地减少逆变器输出共模电压，且电压、电流畸变率没有恶化。

Claims (3)

1.一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法，其特征在于，包括收下步骤：
S1：选取输出共模电压幅值为Vdc/6和0的基矢量去合成参考电压矢量，把输出共模电压幅值绝对值限制在Vdc/6之内，将所述参考电压矢量作为逆变器电压空间矢量；
其中，Vdc为逆变器直流侧的电压值；
S2：将逆变器电压空间矢量按照角度进行划分，每60度为一个大扇区，共分为6个大扇区；
S3：在每一个大扇区中，由两个小矢量端点与其相对的两大矢量端点两条连线、零矢量和中矢量端点连线的交点决定一公共点；由公共点分别向小矢量和中矢量端点连线，把每一个大扇区划分为三个小扇区；
S4：通过计算得到第一象限各小扇区基矢量的作用时间，结合四像限镜像算法得到其他小扇区各基矢量的作用时间；
S5：将三相参考电压Varef、Vbref、Vcref经克拉克变换再标幺化后，由参考电压矢量与每个小扇区的三条直线的关系确定所处的小扇区；
S6：根据S5的结果，对逆变器的开关器件进行切换，使输出电压与参考电压等效，并抑制共模电压。
2.根据权利要求1所述的一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法，其特征在于，所述S5的具体步骤如下：
步骤一：通过公式(1)对三相参考电压Varef、Vbref、Vcref作克拉克变换，计算出参考电压矢量在α、β坐标轴分量Vα、Vβ；
步骤二：通过公式(2)计算出参考电压矢量分别在α、β轴上投影的标幺值Vαm、Vβm；
步骤三：通过公式(3)判断参考电压矢量所处的小扇区；
步骤四：通过公式(4)计算出空间电压基矢量Vx、Vy、Vz的作用时间tx、ty、tz；
3.根据权利要求1或2所述的一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法，其特征在于，所述S4中第一象限各小扇区基矢量的作用时间通过伏秒平衡原则计算得到。
CN201810698360.1A 2018-06-29 2018-06-29 一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法 Pending CN108964495A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810698360.1A CN108964495A (zh) 2018-06-29 2018-06-29 一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810698360.1A CN108964495A (zh) 2018-06-29 2018-06-29 一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108964495A true CN108964495A (zh) 2018-12-07

Family

ID=64484417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810698360.1A Pending CN108964495A (zh) 2018-06-29 2018-06-29 一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108964495A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110768553A (zh) * 2019-10-28 2020-02-07 上海大郡动力控制技术有限公司 用于电动汽车逆变器的组合型无零矢量过调制方法
CN112564570A (zh) * 2020-11-16 2021-03-26 安徽理工大学 降低svpwm电机共模电压的方法
CN113595369A (zh) * 2021-07-21 2021-11-02 中国矿业大学 共直流母线双三电平逆变器桥臂故障容错方法
CN113783501A (zh) * 2020-06-09 2021-12-10 美的威灵电机技术（上海）有限公司 电机驱动器及其驱动控制方法、装置及电子设备
CN117394744A (zh) * 2023-12-13 2024-01-12 深圳大学 一种共模电压抑制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101917132A (zh) * 2010-07-02 2010-12-15 上海正泰电源系统有限公司 三相三线三电平逆变器新矢量调制方法
CN103312209A (zh) * 2013-06-18 2013-09-18 哈尔滨工业大学 新型三电平电压源逆变器
CN104967346A (zh) * 2015-03-13 2015-10-07 北京京仪绿能电力系统工程有限公司 一种三电平光伏并网逆变器共模电压的空间矢量抑制方法
CN105703649A (zh) * 2016-03-17 2016-06-22 安徽大学 一种三电平逆变器中点电压平衡和共模电压抑制的控制方法
CN106026732A (zh) * 2016-07-08 2016-10-12 南通华为电力设备有限公司 抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101917132A (zh) * 2010-07-02 2010-12-15 上海正泰电源系统有限公司 三相三线三电平逆变器新矢量调制方法
CN103312209A (zh) * 2013-06-18 2013-09-18 哈尔滨工业大学 新型三电平电压源逆变器
CN104967346A (zh) * 2015-03-13 2015-10-07 北京京仪绿能电力系统工程有限公司 一种三电平光伏并网逆变器共模电压的空间矢量抑制方法
CN105703649A (zh) * 2016-03-17 2016-06-22 安徽大学 一种三电平逆变器中点电压平衡和共模电压抑制的控制方法
CN106026732A (zh) * 2016-07-08 2016-10-12 南通华为电力设备有限公司 抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110768553A (zh) * 2019-10-28 2020-02-07 上海大郡动力控制技术有限公司 用于电动汽车逆变器的组合型无零矢量过调制方法
CN110768553B (zh) * 2019-10-28 2021-10-01 上海大郡动力控制技术有限公司 用于电动汽车逆变器的组合型无零矢量过调制方法
CN113783501A (zh) * 2020-06-09 2021-12-10 美的威灵电机技术（上海）有限公司 电机驱动器及其驱动控制方法、装置及电子设备
CN113783501B (zh) * 2020-06-09 2024-01-26 美的威灵电机技术（上海）有限公司 电机驱动器及其驱动控制方法、装置及电子设备
CN112564570A (zh) * 2020-11-16 2021-03-26 安徽理工大学 降低svpwm电机共模电压的方法
CN112564570B (zh) * 2020-11-16 2022-04-22 安徽理工大学 降低svpwm电机共模电压的方法
CN113595369A (zh) * 2021-07-21 2021-11-02 中国矿业大学 共直流母线双三电平逆变器桥臂故障容错方法
CN113595369B (zh) * 2021-07-21 2022-11-25 中国矿业大学 共直流母线双三电平逆变器桥臂故障容错方法
CN117394744A (zh) * 2023-12-13 2024-01-12 深圳大学 一种共模电压抑制方法
CN117394744B (zh) * 2023-12-13 2024-02-20 深圳大学 一种共模电压抑制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108964495A (zh) 一种抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法
CN109905048B (zh) 三电平电路中点电压平衡控制方法
Akagi et al. Control and performance of a transformerless cascade PWM STATCOM with star configuration
CN107623457B (zh) Npc型三电平逆变器抑制直流侧中点低频振荡调制方法
CN110112945B (zh) 三电平逆变器中点电压控制和共模电压抑制的方法及系统
TW201633691A (zh) 可允許電感值變化之三相模組化多階換流器電流控制方法
CN109217701B (zh) 三电平整流器共模电压抑制pwm方法、调制器及系统
Gang et al. Neutral-point voltage balancing in three-level inverters using an optimized virtual space vector PWM with reduced commutations
Ghazi Ardakani et al. Direct torque control of low-voltage three-phase induction motor using a three-level eight-switch inverter
CN111293894B (zh) 一种模块化多电平矩阵变换器电容电压平衡控制方法
Balasubramanian et al. Simulation and performance evaluation of shunt hybrid power filter for power quality improvement using PQ theory
CN108054945B (zh) 一种三电平逆变器的虚拟空间矢量脉宽调制方法
CN109995259B (zh) 直流侧不平衡npc三电平逆变器的共模电压抑制方法及系统
CN106026732A (zh) 抑制三电平逆变器输出共模电压的空间矢量调制方法
Li et al. A general SVM algorithm for multilevel converters considering zero-sequence component control
Li et al. Direct power control strategy used in three-level NPC converters
Vodyakho et al. Novel Direct Current-Space-Vector Control for shunt active power filters based on three-Level inverters
CN107645247A (zh) 一种60°坐标系下三电平逆变器svpwm方法
Faraji et al. Direct torque control with improved switching for induction motor drive system fed by indirect matrix converter
Modi et al. Improved single-zone overmodulation algorithm for space vector modulated inverters
Ahmadi et al. Improved performance of direct torque control of induction machine utilizing 3-level cascade H-bridge multilevel inverter
CN109256972A (zh) 一种基于五段式五电平变换器svpwm调制方法
Rivera et al. The selection of cost functions in model predictive control applications
Stynski Space Vector PWM modulator reducing switching losses for three-level flying-capacitor inverters
CN113890445A (zh) 两相组交流永磁电机三电平变流系统优化调制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181207

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication