三电平光伏并网逆变器共模电压SVPWM的抑制
三相光伏并网逆变器SVPWM电流控制技术研究
三相光伏并网逆变器SVPWM 电流控制技术研究1 并网逆变器的数学模型三相电压型并网逆变器拓扑结构示意图如图一所示。
Esa 、Esb 、Esc 是三相电网相电压，Va 、Vb 、Vc 是逆变器交流侧三相输出电压，它们均是以三相电网电压中性点为参考点。
ia 、ib 、ic 是电网三相线电流。
L 是网侧滤波电感，R 是等效串联电阻，Udc 是直流母线电压。
图 1 并网逆变器拓扑结构图并网逆变器在三相静止坐标系下的数学模型为：Vc Ric Esc dtdic l Vb Rib Esb dtdib l Va Ria Esa dt dial--=--=--= (1)并网逆变器在d-q 坐标系下的数学模型为：q d q q q d q d d dV li Ri Es dtdi l V li Ri Es dtdi l---=-+-=ωω(2)上式中，Vd 、Vq 分别为并网逆变器交流输出电压的d 轴分量和q 轴分量。
电压定向控制即在坐标变换过程中，将同步速旋转坐标系的d 轴定位于电网电压空间矢量Es 的方 向，即以网侧相电压Esa 峰值点作为旋转角度θ的零点，这样电网电压的d 、q 轴分量为：==sq m sd E E E (3)式中E m 为电网相电压幅值。
所以在两相同步旋转坐标系下，网侧变换器相对于电网的有功功率和无功功率分别为：[][]q m q d sqsdd m q d sqsdi E i i E E P i E i i E E P 23232323-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==⎥⎦⎤⎢⎣⎡= (4)式中，P 大于零，表示变换器工作于整流状态，变换器从电网吸收能量；P 小于零，表示变换器工作于逆变状态，变换器向电网回馈能量。
Q 大于零，表示变换器相对电网呈感性，吸收滞后无功功率；Q 小于零，表示变换器相对电网呈容性，吸收超前无功功率。
其中id 、iq 分别对应电网侧电流中的有功和无功分量。
2 系统控制由电路的拓扑结构可知，当交流侧输入功率大于负载消耗的功率时候，多余的功率会使得直流侧电容电压升高；反之，电容电压降低。
三电平逆变器SVPWM控制策略的研究
三电平逆变器SVPWM控制策略的研究一、本文概述随着电力电子技术的快速发展，逆变器作为高效、可靠的电力转换装置，在新能源发电、电机驱动、无功补偿等领域得到了广泛应用。
其中，三电平逆变器因其输出电压波形质量好、开关损耗小、动态响应快等优点，受到了研究者的广泛关注。
空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM）作为一种先进的调制策略，通过合理分配三相桥臂的开关状态，可以实现对输出电压波形的精确控制，进一步提高逆变器的性能。
本文旨在深入研究三电平逆变器的SVPWM控制策略，通过理论分析和实验验证，探索其在实际应用中的优化方法和潜在问题。
文章首先介绍了三电平逆变器的基本结构和工作原理，为后续的控制策略分析奠定基础。
随后，详细阐述了SVPWM的基本原理和实现方法，包括空间矢量的定义、合成和分配等关键步骤。
在此基础上，本文重点分析了三电平逆变器SVPWM控制策略的优化方法，包括减小开关损耗、提高直流电压利用率、改善输出电压波形质量等方面。
本文还通过实验验证了三电平逆变器SVPWM控制策略的有效性。
通过搭建实验平台，测试了不同控制策略下的逆变器性能，包括输出电压波形、开关损耗、动态响应等指标。
实验结果表明，采用SVPWM控制策略的三电平逆变器在各方面性能上均表现出明显的优势，验证了本文研究的有效性和实用性。
本文总结了三电平逆变器SVPWM控制策略的研究现状和未来发展趋势，为相关领域的进一步研究提供了有益的参考。
二、三电平逆变器的基本原理三电平逆变器是一种在电力电子领域中广泛应用的电能转换装置，其基本原理在于利用开关管的导通与关断，实现直流电源到交流电源的高效转换。
与传统的两电平逆变器相比，三电平逆变器在输出电压波形上拥有更高的精度和更低的谐波含量，因此在大规模电力系统和电机驱动等领域具有显著优势。
三电平逆变器的基本结构通常包括三个直流电源、六个开关管以及相应的控制电路。
2015 三电平NPC逆变器共模电压的抑制_丁官元
Abstract: Adopting NPC(Neutral Point Clamped) three-level inverters as a research object, it analyzed three control strategies for common-mode voltage inhibition, such as traditional three -level SVPWM, SVPWM for reducing common-mode voltage and SVPWM for eliminating common-mode voltage. Finally, the simulation results of Matlab/Simulink were presented.
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大功率变流技术
2015 年第 1 期
或等于 Udc/6 的范围内。以参考矢量 Vref 落在图 2 中 I 扇 区 E 区域为例来说明算法的实现。在一个完整的调制周
期内，开关状态作用顺序为 (1,0,0)、(1,0,-1)、(1,-1,-1)、(1,
0,-1)、(1,0,0)，矢量作用时间分别 T1/2、T2/2、T3、T2/2、 T1/2，为了减少谐波，SVPWM 使用五段对称式发波方式 进行脉冲调制。
少，造成参考电压过渡不平滑，输出线电压中 THD 很大，
直流电压利用率相对较低。表 2 给出了 3 种算法的比较。
可以看出，降低共模电压 SVPWM 算法在共模电压幅值、
NPC三电平逆变器VSVPWM的研究
NPC三电平逆变器VSVPWM的研究NPC三电平逆变器（Neutral-Point- Clamped Three-LevelInverter）和SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是现代电力转换系统中两种常见的拓扑和控制方法。
它们在不同应用场景中具有各自的优势和适用性。
NPC三电平逆变器是一种多电平逆变器，由具有多个电源和单个中性点连接的功率开关组成。
它的控制方式可以实现高质量的电压波形和较低的谐波畸变。
其中，中性点电压的控制是该拓扑独特的特点之一、它可以通过三电平逆变器输出不同电平的电压，以产生尽可能接近理想波形的输出电压。
在低功率应用中，NPC三电平逆变器具有高效率和较低的失真。
而SVPWM是一种基于空间矢量模型的脉宽调制方法。
它通过对逆变器开关的开合进行控制，实现输出电压波形的调制。
它可以产生接近理想正弦波形的输出电压，并且可以减少谐波畸变。
相较于传统的脉宽调制方法，SVPWM的控制精度更高，使得电力转换效率更高，并且可以减少尺寸和重量。
在比较NPC三电平逆变器和SVPWM时，可以考虑以下几个方面：1.转换效率：SVPWM方法控制的逆变器可以实现更高的转换效率，因为其输出电压波形接近理想正弦波，减少了谐波畸变和功率损耗。
相较之下，NPC三电平逆变器在高功率应用中的效率可能会较低，因为其电路结构复杂，电压开关频率较高。
2.复杂性和成本：SVPWM相对于NPC三电平逆变器的控制策略较简单，且在设计和实现上较为常见。
然而，NPC三电平逆变器较复杂，需要多个功率开关和电源，并且需要特殊的控制策略。
在一些低成本和低功率应用中，SVPWM可能是更经济和实用的选择。
3.谐波畸变：由于SVPWM可以接近理想正弦波输出，所以其谐波畸变较低。
而NPC三电平逆变器也可以通过输出不同电平的电压来减少谐波畸变，并且在低功率应用中通常具有较低的失真。
因此，在高要求的工业应用中，两者都可能是合适的选择。
基于svpwm的三电平逆变器控制策略研究
基于svpwm的三电平逆变器控制策略研究
基于svpwm（Space Vector Pulse Width Modulation）的三电平
逆变器控制策略研究是一个有趣又有兴趣的话题，尤其是在有需要开
发出新一代控制策略以满足市场不断提高要求时，受到越来越多的关注。
SVPWM是一种多相双向逆变器控制的有效方式，它能够在负载测动
或静态状态时提供有效的响应，以调节输出电压并减少电磁悬浮。
然而，当输出功率较大时，可能会出现火花现象，增加了损耗，影响了
系统效率。
因此，采用三电平逆变器技术减少了火花现象，可以改善
输出功率对分部多脉冲控制的响应。
SVPWM技术与三电平逆变器的结合构成了一种适用于三电平逆变器
的新一代控制策略，可以有效改善该系统的性能。
在研究中，已经实
现了针对三电平逆变器的改进的SVPWM策略，调节了单相的输出电压，将负载拖动电流降低至最低，并且可以对输入电压的变化作出及时响应，从而提高系统效率。
此外，由于信号电平与控制精度之间的关系，本文还介绍了如何
可以使用基于三电平逆变器的SVPWM策略来提高信号电平和控制精度
之间的性能。
该方案利用不同的控制方法来控制三相的逆变器的输出，通过理论和仿真结果，得出了显著的改善效果。
总而言之，基于svpwm的三相逆变器控制策略研究可能会取得长
足的进展，以满足市场的新一代控制需求。
在相关的研究工作中已经
取得了良好的成果，并且有望在未来继续发展，使得三电平逆变器能
够发挥更好的控制性能。
三电平逆变器SVPWM过调制控制策略综述
Ⅵ慈警
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图５典型双模式过调制
ｔｙｐｉｃａｌ ｄｕａｌ—ｍｏｄｅ ｏｖｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
Ｅ１８３在傅立叶谐波分析的基础上，提出了一种基 于角度控制的分段ＳＶＰＷＭ过调制算法，但只是
这种方法有较低的谐波畸变率（ＴＨＤ），但是 有相对复杂的控制算法，并且查表需要较大的内 存空间［２¨，因此适合于对谐波指标要求较高的 应用。 ３．４典型单模式过调制策略 这种方法借鉴了Ｓ．Ｂｏｌｏｇｎａｎｉ的思想［Ｉ］，通 过离线计算得到修改后的参考电压矢量的幅值与 ｍ的非线性关系，同时修改参考电压矢量的幅值 和相位，用一种控制模式即可实现从线性区到最 大调制的平滑过渡。修正后的电压矢量运行轨迹 如图６中黑粗线所示。
应用在两电平ＳＶＰＷＭ算法中，在三电平中的应
用有待研究。文献Ｅｚ０３提出了磁场定向控制中的 ＳＶＰＷＭ过调制策略，其思想和３．３节中的方法类 似。文献［－２４３介绍了过调制策略在电流型逆变器 中的应用。文献Ｅｚ５３介绍了过调制策略在双级矩 阵变换器中的应用。 ４
现有过调制策略存在的问题
过调制控制策略是在人们对电机输出转矩及
矿＝，ｒ／３，用Ｈ。代替ｙ。ｒ。如果｝Ｖ。ｆ Ｉ足够大，随着 ｙ。ｒ的旋转，ｙ。ｒ的端点在六边形的一个顶点停留 一段时间以后，直接跳到另一个端点，轨迹就是六 边形的６个顶点。
３过调制控制策略
针对过调制运行时出现的问题，国内外很多 学者进行了研究，至今已取得了多项成果［１３￣３ 下面介绍几种典型的过调制策略。 ３．１最小相角误差过调制策略 其基本原理是：对Ｖ。ｔ的端点轨迹超出六边 形的部分，保持ｙ。ｒ的相位角不变，将ｙ。ｒ的端点 强制固定在六边形上形成新的矢量ｙ７，同时未超 出六边形的部分仍保留为圆形。因此，最后ｙ甜 的端点轨迹为口６段圆弧、６ｆ段直线、ｃｄ段圆弧， 如图３所示。因为ｙ７与ｙ。ｔ有相同的相角，故这 种方法具有最小相角误差的优点。 这种方法较３．１节中的方法复杂，计算量大， 电压、电流波形失真程度也比最小相角误差过调 制大。然而，它可以达到最大调制度为１，此时输 出电压基波幅值为２Ｌ厂。。／兀，充分利用了直流母线 电压［２２１。 ３．３典型双模式过调制策略 这种方法借鉴了Ｊｏａｃｈｉｍ Ｈｏｌｔｚ的思想‘引，将
三相三电平逆变器SVPWM控制研究
作者简介：王璨(1986-)，女，硕士研究生，主要研究方向电力电子.
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船舶机电设备 2011/06
图 1 中点箝位三电平逆变电路图
图 2 三电平逆变器空间电压矢量分布图
A 、 B 、 C 各桥臂的三态开关变量。以 A 相桥臂为例，若 Sa=0，则表示开关管T1、T2关断，T3、T4导通；Sa=1，则 表示开关管T1、T4关断，T2、T3导通；Sa=2，则表示开关 管T3、T4关断，T1、T2导通 。 A相输出端A对电源中点O的电压UAO可以用A相开关 变量结合输入直流电压Udc来表示：
V1 t1 + V2 t2 + V7 t7 = Vref T t1 + t2 + t7 = T
v v v v
其中， Vref 为目标电压矢量。
v
图 3 参考电压矢量的分解
用，且开关矢量的作用是对称的。 3）零矢量的作用时间是等份分配的。 在三电平逆变电路中，每相的开关状态有三种， 即-1（N），0（O），1（P），对应的交流侧输出电压 为-Udc/2，0，Udc/2。综合考虑以上因素，表1给出了当参 考矢量在空间逆时针转动时第一扇区开关矢量的作用顺 序，表中每一列从上到下为矢量的作用顺序。
2空间矢量pwm算法将如图2所示的电压空间矢量按大六边形的六个大矢12aaodcsvu?12bbodcsvu?12ccodcsvu?1100112101abadcbcbcacvsuvsvs?????????????????????????????????2111216112anadcbnbcncvsuvsvs????????????????????????????????????0203mmu1234323coscossinsin323coscossinsin34sinsin33coscossinsinmmmm??????????????66船舶机电设备201106academicresearch技术交流图3参考电压矢量的分解可知当1mm时坐标属于区域1
用三电平PWM逆变器减小逆变器输出中的共模电压
用三电平PW M逆变器减小逆变器输出中的共模电压韩伟1 徐倩2(11哈尔滨理工大学,あ哈尔滨150040;あ21哈尔滨市电业局,あ150046)[摘要]与两电平PW M驱动相似,多电平PW M电压源逆变器也可以产生共模电压,从而产生电机轴电压和轴承电流。
本文通过仿真分析可知,与两电平逆变器相比,采用三电平逆变中以有效降低电机端共模电压,从而减小电机端轴电压和轴承电流,提高PW M驱动系统的可靠性和延长电机的寿命。
关键词三电平逆变器 共模电压 PW M逆变器 1 前言现代电力电子技术的发展促进了变频调速技术的进步。
由于大功率快速开关器件的出现,脉宽调制(PW M)驱动技术得到了发展和应用。
但是由于传统二电平逆变器输出线电压跳变幅度较大(可从0V 跳变到直流母线电压),同时由于逆变器输出电压在电机终端可以产生的较高的共模电压[1],共模电压直接加到电机上,会引起绝缘击穿,影响电机的使用寿命。
共模电压中含有与开关频率及其倍数相对应的高频分量,高频的电压分量会通过输出电缆和电机的分布电容产生高频漏电流,漏电流通过绕组和转子间的分布电容,轴承,机壳,然后到地,漏电流过大必然会影响轴承的寿命。
因此综上所述,为提高PW M逆变器的可靠性和通用性,必须设法减小或消除电机终端共模电压,延长电机寿命,提高逆变器的可靠性。
2 三电平PW M控制原理为提高驱动电压,增大电源容量,减小输出谐波,降低电压跳变幅度,在PW M逆变器驱动感应电机的系统中,采用多电平驱动(即逆变器的输出电压由几个电压电平组成)。
很明显,从电机方面看为防止电机附加发热导致电机额外温升,影响电机绝缘及抑制电机转矩脉动,希望逆变器输出较多的电压电平,但这样会增加整流器结构的复杂性和控制上的难度,因此通常选用三电平逆变器[2],足以满足电机要求,其结构如图1所示。
采用两个主管串联,中点有一对二极管箝位的结构。
可以看出,各主管承受的反压是中间回路直流电压的一半,即主管的耐压比二电平逆变器可降低一半。
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三电平光伏并网逆变器共模电压SVPWM的抑制
引言
目前，多电平变流器以其突出的优点在高压大功率变流器中得到了日益广
泛的应用，它不仅能减少输出波形的谐波，也易于进行模块化设计。
二极管
中点箝位式(NPC) 三电平拓扑结构即是高压大功率变频器的主流拓扑结构之一。
然而在三电平变流器的应用中，也出现了一些问题，特别是共模电压问题。
变频器共模电压的抑制方法主要有两种：一是外加无源滤波器等，或有
源滤波器，这类方法会导致体积和成本显着增加，且不易应用于高压大容量
场合；二是通过控制策略从源头减小共模电压，SPWM消除共模电压的调制
方法。
该方式是通过异相调制来消除开关共模电压，但是存在直流电压利用
率低、线性调制区过小的问题。
针对SPWM调制的电压利用率低、不利于运用于各种调制比工况下的缺点，本文从三电平逆变器共模电压形成机理出发，提出了一种基于优化电压空间
矢量(SVPWM)方法，可有效抑制三电平逆变器输出共模电压。
并通过
Matlab/Simulink软件对该方法进行了仿真验证，结果表明效果良好。
光伏三电平逆变器及其共模电压
本文研究的三电平光伏逆变器系统如图1所示。
其输入为光伏阵列的直流
电压，逆变器主拓扑为NPC三电平结构。
设直流母线电压的幅值为Vdc，用开关状态字“1”,“0”和“-1”分别表示逆变器每相输出为+Vdc/2、0和-Vdc/2的三种状态，则三相三电平逆变器总共有27种不同的开关状态。
根据幅值和相位可以画出三电平逆变器的电压空间矢量图，具体如图2所示。