CN111293871B - 一种三相四桥臂z源逆变器的漏电流抑制方法 - Google Patents
一种三相四桥臂z源逆变器的漏电流抑制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111293871B CN111293871B CN202010233077.9A CN202010233077A CN111293871B CN 111293871 B CN111293871 B CN 111293871B CN 202010233077 A CN202010233077 A CN 202010233077A CN 111293871 B CN111293871 B CN 111293871B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase
- bridge arm
- tri
- switching tube
- arm switching
- 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.)
- Active
Links
Images
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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- 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
- H02M7/53—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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
-
- 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
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0038—Circuits or arrangements for suppressing, e.g. by masking incorrect turn-on or turn-off signals, e.g. due to current spikes in current mode control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本发明公开一种三相四桥臂Z源逆变器的漏电流抑制方法,包括步骤:将三相对称正弦波分别与相位互差120°的三角载波比较得到A、B、C三相的逻辑信号;将A、B、C三相的逻辑信号异或得到D相逻辑信号;根据调制波所处的区域,选择特定的载波与正负直通电压信号比较,得到直通控制信号;A、B、C、D四个桥臂逻辑信号与直通信号相或,得到最终开关管的控制信号。本发明中,无论电路处于何种模态,共模电压均维持恒定,使得漏电流控制在允许范围内。并且,调制方式没有复杂的计算过程,实现简单。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子变换技术领域,特别是一种三相四桥臂Z源逆变器的漏电流抑制方法。
背景技术
太阳能是一种可再生能源,具有成本低、清洁无污染、分布广泛等优点。其中光伏发电是利用太阳能有效的形式之一。光伏逆变器作为能量转换的重要组成部分,是否能可靠和高效运行也显得尤为重要。
三相四桥臂Z源逆变器相对于传统逆变器,接不平衡负载时输出电压可以保持对称;具有单级升降压能力,降低了系统复杂度,提高了系统效率;允许短时直通状态,无需加入死区时间,避免由于电磁干扰发生故障,系统可靠性更高。
非隔离系统,由于成本低、体积小、效率高,具有高可靠性等优势得到越来越多关注。但非隔离系统中光伏逆变器与电网之间没有电气隔离,光伏阵列与大地之间存在接地电容。接地寄生电容两端的电压,随逆变桥的开关动作,产生开关频率级别的电压波动。因此,在接地寄生电容、电网与大地之间形成电流回路,产生漏电流。漏电流的存在会造成电网电流畸变,使得电气设备产生电磁干扰,威胁人身安全。根据光伏并网系统国际标准VDE0126-1-1规定,当漏电流产生300mA时,并网逆变器必须与电网断开。
漏电流的大小与共模电压的变化率以及寄生电容的大小成正比。在寄生电容不变时,保证共模电压恒定,理论上可以将漏电流抑制为零。目前针对三相四桥臂Z源逆变器拓扑漏电流问题的研究较少,存在四桥臂逆变器漏电流问题的相关研究。对于四桥臂逆变器拓扑,使用传统的三维空间矢量调制策略时,随着工作模态的改变,共模电压发生变化,一个载波周期内共模电压存在五个电平;采用不连续空间矢量调制策略,共模电压的峰峰值有所减少,但共模电压仍存在四个不同的值,由于共模电压高频变化,产生较大的漏电流;四桥臂逆变器使用移相调制,当调制比大于0.66,共模电压会存在三个电平,虽然电平数有所减少,但仍不能始终保持恒定,对漏电流抑制效果有限。
发明内容
为了解决非隔离系统中漏电流问题,本发明提供了一种三相四桥臂Z源逆变器的漏电流抑制方法。该方法实现简单,无论电路处于何种模态,共模电压均可以维持恒定,从而使得漏电流可以控制在较小范围内。
实现本发明目的的技术方案如下:
一种三相四桥臂Z源逆变器的漏电流抑制方法,所述三相四桥臂Z源逆变器的负直流母线上还串联一个二极管,包括步骤:
将三相对称正弦调制波Va、Vb、Vc分别与三角载波Vtri1、Vtri2、Vtri3比较得到逻辑信号Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6,即
当Va≥Vtri1,则Q1=1和Q2=0,否则Q1=0和Q2=1;
当Vb≥Vtri2,则Q3=1和Q4=0,否则Q3=0和Q4=1;
当Vc≥Vtri3,则Q5=1和Q6=0,否则Q5=0和Q6=1;
其中,三角载波Vtri1、Vtri2、Vtri3的相位依次相差120°,即
将Q1、Q3、Q5通过异或门,得到逻辑信号Q7;将Q7通过非门,得到逻辑信号Q8;
选择三角载波Vtri,当Vtri≥Vp或者Vtri≤Vn,则令逻辑信号GSH=1,否则令GSH=0;其中,选择Vtri的方法为:
所述Vp为正直通电压,Vn为负直通电压,如下:
式中,θ为三相对称正弦调制波的角度,M为调制深度;
分别将Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8与GSH通过或门,得到控制信号S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8,用于分别控制所述三相四桥臂Z源逆变器的A相上桥臂开关管、A相下桥臂开关管、B相上桥臂开关管、B相下桥臂开关管、C相上桥臂开关管、C相下桥臂开关管、D相上桥臂开关管、D相下桥臂开关管;当控制信号为1时控制对应开关管导通,当控制信号为0时控制对应开关管关断。
本发明中,无论电路处于何种模态,共模电压均维持恒定,使得漏电流控制在允许范围内。并且,调制方式没有复杂的计算过程,实现简单。
附图说明
图1为三相四桥臂Z源光伏逆变器电路图。
图2为三个相位依次相差120°的三角载波图。
图3为产生逻辑信号Q1Q2Q3Q4Q5Q6原理图。
图4为正、负直通电压信号Vp、Vn以及三角载波Vtri图。
图5为某时间段内开关管状态及其对应共模电压图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详细说明。
图1为三相四桥臂Z源光伏逆变器拓扑。
一种三相四桥臂Z源逆变器的漏电流抑制方法,包括步骤:将三相对称正弦波分别与相位互差120°的三角载波比较得到A、B、C三相的逻辑信号;将A、B、C三相的逻辑信号异或得到D相逻辑信号;根据调制波所处的区域,选择特定的载波与正负直通电压信号比较,得到直通控制信号;A、B、C、D四个桥臂逻辑信号与直通信号相或,得到最终开关管的控制信号。
具体如下:
(1)图2所示为三个相位互差120°的三角载波图,图中载波载波如图3所示,三相对称正弦调制波Va、Vb、Vc表达式分别为Va=Msinωt、其中M为调制深度,Va、Vb、Vc分别与三角载波Vtri1、Vtri2、Vtri3比较得到逻辑信号Q1Q2Q3Q4Q5Q6,具体过程如下:
当Va≥Vtri1时,则Q1=0,Q2=1;反之,则Q1=1,Q2=0;
当Vb≥Vtri2时,则Q3=0,Q4=1;反之,则Q3=1,Q4=0;
当Vc≥Vtri3时,则Q5=0,Q6=1;反之,则Q5=1,Q6=0;
(3)假定调制波角度为θ(0<θ≤2π),当三角载波Vtri大于等于正直通电压Vp或者小于等于负直通电压Vn,即(Vtri≥Vp)||(Vtri≤Vn)时,插入直通,此时令逻辑信号GSH=1,否则逻辑信号GSH=0;
其中正负直通电压Vp、Vn的表达式为:
此时,根据正弦调制波所在区域选择相应的三角载波Vtri,具体方式为:
如图4所示,为正负直通电压信号Vp、Vn以及对应区域三角载波图。可以看出,随着调制波位置变化,三角载波由Vtri1切换到Vtri3。
(4)将逻辑信号Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8分别与逻辑信号GSH相或,得到开关管最终控制信号S1S2S3S4S5S6S7S8,即S1=Q1+GSH、S2=Q2+GSH、S3=Q3+GSH、S4=Q4+GSH、S5=Q5+GSH、S6=Q6+GSH、S7=Q7+GSH、S8=Q8+GSH。
其中,S1S2S3S4S5S6S7S8分别指三相四桥臂Z源光伏逆变器A相上桥臂开关管、下桥臂开关管,B相上桥臂开关管、下桥臂开关管,C相上桥臂开关管、下桥臂开关管;当值为1时,表示开关管导通,当值为0时,表示开关管关断。
某时间段内,开关管S1S3S5S7的状态以及共模电压的大小如图5所示。图中阴影部分表示直通状态。由图可知,不论开关管处于何种状态,共模电压均为一恒定常数。
传统的三相三桥臂交错PWM调制,受调制比的限制,仍会存在续流零状态即开关组合111或者000。本发明第四桥臂开关信号由前三个桥臂开关信号异或得到;正负直通电压控制信号Vp、Vn之间的距离恒定为并且在一个开关周期内直通占空比可以保持恒定,尽可能充分利用了传统零状态,Vp、Vn与特定的三角载波比较注入直通信号,使得前三个桥臂不存在开关组合111以及000,因此只存在1100、1010、1001、0110、0101、0011以及直通状态七种可能情况。其中前六种为逆变状态,始终有两个桥臂上开关管导通两个桥臂下开关管导通;最后一种为直通状态,此时四个桥臂的上下开关管均导通,因此共模电压可以恒定为达到抑制漏电流的效果。
Claims (1)
1.一种三相四桥臂Z源逆变器的漏电流抑制方法,所述三相四桥臂Z源逆变器的负直流母线上还串联一个二极管,其特征在于,包括步骤:
将三相对称正弦调制波Va、Vb、Vc分别与三角载波Vtri1、Vtri2、Vtri3比较得到逻辑信号Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6,即
当Va≥Vtri1,则Q1=1和Q2=0,否则Q1=0和Q2=1;
当Vb≥Vtri2,则Q3=1和Q4=0,否则Q3=0和Q4=1;
当Vc≥Vtri3,则Q5=1和Q6=0,否则Q5=0和Q6=1;
其中,三角载波Vtri1、Vtri2、Vtri3的相位依次相差120°,即
将逻辑信号Q1、Q3、Q5通过异或门,得到逻辑信号Q7;将逻辑信号Q7通过非门,得到逻辑信号Q8;
选择三角载波Vtri,当Vtri≥Vp或者Vtri≤Vn,则令逻辑信号GSH=1,否则令GSH=0;其中,选择三角载波Vtri的方法为:
所述Vp为正直通电压,Vn为负直通电压,如下:
式中,θ为三相对称正弦调制波的角度,M为调制深度;
分别将逻辑信号Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8与GSH通过或门,得到控制信号S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8,用于分别控制所述三相四桥臂Z源逆变器的A相上桥臂开关管、A相下桥臂开关管、B相上桥臂开关管、B相下桥臂开关管、C相上桥臂开关管、C相下桥臂开关管、D相上桥臂开关管、D相下桥臂开关管;当控制信号为1时控制对应开关管导通,当控制信号为0时控制对应开关管关断。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010233077.9A CN111293871B (zh) | 2020-03-29 | 2020-03-29 | 一种三相四桥臂z源逆变器的漏电流抑制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010233077.9A CN111293871B (zh) | 2020-03-29 | 2020-03-29 | 一种三相四桥臂z源逆变器的漏电流抑制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111293871A CN111293871A (zh) | 2020-06-16 |
CN111293871B true CN111293871B (zh) | 2021-04-13 |
Family
ID=71028712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010233077.9A Active CN111293871B (zh) | 2020-03-29 | 2020-03-29 | 一种三相四桥臂z源逆变器的漏电流抑制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111293871B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112217409B (zh) * | 2020-11-05 | 2024-06-11 | 武汉理工大学 | 三相四桥臂电压型逆变器的变载波脉宽调制系统及方法 |
CN117155100B (zh) * | 2023-10-30 | 2024-01-05 | 燕山大学 | 一种三相四桥臂并网逆变器的漏电流抑制方法 |
CN117526792A (zh) * | 2024-01-04 | 2024-02-06 | 深圳大学 | 一种永磁同步电机共模电压抑制方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100596012C (zh) * | 2008-01-18 | 2010-03-24 | 南京航空航天大学 | Z源逆变器及其软启动方法 |
JP2014050143A (ja) * | 2012-08-29 | 2014-03-17 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Zソースインバータ |
CN103812375A (zh) * | 2014-02-20 | 2014-05-21 | 新疆希望电子有限公司 | 一种三相四桥臂逆变电路离网运行控制系统及方法 |
WO2015138744A1 (en) * | 2014-03-13 | 2015-09-17 | Qatar Foundation For Education, Science And Community Development | Modulation and control methods for quasi-z-source cascade multilevel inverters |
CN105356764A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-24 | 南京航空航天大学 | 具有容错拓扑结构的z源双级式矩阵变换器及其控制方法 |
CN107834889A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-03-23 | 江南大学 | 一种随机三维空间矢量脉宽调制方法及控制系统 |
CN108390584A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-08-10 | 南京邮电大学 | 一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法 |
-
2020
- 2020-03-29 CN CN202010233077.9A patent/CN111293871B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100596012C (zh) * | 2008-01-18 | 2010-03-24 | 南京航空航天大学 | Z源逆变器及其软启动方法 |
JP2014050143A (ja) * | 2012-08-29 | 2014-03-17 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Zソースインバータ |
CN103812375A (zh) * | 2014-02-20 | 2014-05-21 | 新疆希望电子有限公司 | 一种三相四桥臂逆变电路离网运行控制系统及方法 |
WO2015138744A1 (en) * | 2014-03-13 | 2015-09-17 | Qatar Foundation For Education, Science And Community Development | Modulation and control methods for quasi-z-source cascade multilevel inverters |
CN105356764A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-24 | 南京航空航天大学 | 具有容错拓扑结构的z源双级式矩阵变换器及其控制方法 |
CN107834889A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-03-23 | 江南大学 | 一种随机三维空间矢量脉宽调制方法及控制系统 |
CN108390584A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-08-10 | 南京邮电大学 | 一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111293871A (zh) | 2020-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111293871B (zh) | 一种三相四桥臂z源逆变器的漏电流抑制方法 | |
CN102856916B (zh) | 一种单相光伏逆变器无功控制方法及电路 | |
CN105450059B (zh) | 抑制两h桥级联逆变器漏电流的调制方法 | |
CN103779874B (zh) | 单级升压逆变器非隔离光伏并网发电系统及其控制方法 | |
Dannier et al. | An overview of Power Electronic Transformer: Control strategies and topologies | |
Sandhu et al. | Multilevel inverters: literature survey–topologies, control techniques & applications of renewable energy sources-grid integration | |
CN110011556B (zh) | 一种非隔离中点钳位光伏并网逆变器及其调制方法 | |
EP4064502B1 (en) | Photovoltaic system and leakage current control method for photovoltaic system | |
Afshari et al. | Reactive power generation for single-phase transformerless Vehicle-to-Grid inverters: A review and new solutions | |
Mosa et al. | Control of single phase grid connected multilevel inverter using model predictive control | |
EP2993777B1 (en) | Multilevel converter | |
CN104167947A (zh) | 一种z源三电平t型逆变器及其中点平衡控制方法 | |
CN107925361B (zh) | 多电平逆变器拓扑电路 | |
Foureaux et al. | Cascaded multilevel SST medium voltage converter for solar applications | |
CN112803808B (zh) | 降低模块化多电平换流器直流侧高频脉动电流控制方法 | |
Sandoval et al. | A new delta inverter system for grid integration of large scale photovoltaic power plants | |
CN107404249B (zh) | 一种低漏电流并网逆变电路及其控制方法 | |
CN111030497B (zh) | 三相四桥臂逆变器并联系统及其控制方法、电能治理设备 | |
CN114977859B (zh) | 一种三相n模块级联式单向能流多电平变频器及控制方法 | |
Wang et al. | PSO-based current stress optimization for three-level dual active bridge DC-DC converters | |
Roy et al. | A hybrid 9-level inverter with minimum number of switches for single phase grid connected solar PV system | |
Sharma | Performance Analysis of Multilevel Inverter Based on SVPWM for Renewable Energy Sources | |
Alemi et al. | Performance analysis of high‐power three‐phase current source inverters in photovoltaic applications | |
Kulikowski | Model Predictive Control of Five-Level ANPC Converter with Reduced Number of Calculations | |
Ajayi-Obe et al. | Analysis of a three phase five-level dual tapped inductor quasi impedance source-nested neutral point clamped converter |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |