载波调制的三电平光伏逆变器共模电压抑制研究
基于改进载波调制算法三电平并网逆变器研究

摘要 : 针对传统载波 调制 实现 比较 复杂的缺点 , 出了一种 改进 的单载波调制方法 , 提ห้องสมุดไป่ตู้它利用一个载 波与一个调制信 号进行比较 , 并结合脉冲发生和分配原则, 使软件实现变得更容易 。 详细分析 了其原理 , 并在 Ma a t b中建立 了仿真模 l
型 , 后 搭 建 实 验平 台进 行 验 证 。仿 真 和 实 验 结 果 证 明 了所 提 出 的单 载 波 调制 方法 和 并 网逆 变 器 控 制策 略 的可 行 性 最
Ba e o n I p o e r ir M o ul to g r t s d n a m r v d Ca r e d a i n Al o ihm
JANG T o HANG Xi g HANG o gw i W ANG F —h n I a ,Z n ,Z Ch n — e , use g
1 引 言 三 电平 中点箝位 ( P ) 变 器是 目前 研 究和 应 N C逆
用最成 熟 的多 电平 逆变 器 结构I] 由于它 增加 了输 】。 - 2
出 电压 电平 数 , 而减 少 了输 出电压 的谐 波含 量 , 从 使
个 调 制信号 和两 个正 负分布 在纵 坐标 的三 角载 波进
行 比较 在 调制信 号 的正 半周用 正半轴 的载波 与调 制 信 号 比较产 生 互补 的两 列 P WM脉 冲 信 号 ,分别 驱 动 V 和 VS 在 调制信 号 的负半 周用 负半轴 的 S。 载 波 信 号与调 制 信 号 比较产 生 互补 的 两列 P WM 脉
功率器 件承 受较低 电压 ,并 且较低 开关 频率 时仍 能 保 证输 出电压 质量 通 过对三 电平 并 网逆变器 中可控功 率器 件 的导 通 控制 能很好 地解 决三 电平变 流器 所 固有 的 中点 电 压 平衡 问题 。使三 电平 并 网逆 变器 能够 实现 能量 的 双 向流 动 。 由于传 统载 波调制 实现 比较 复杂 , 结合 故 实际脉冲 发 生和分 配原 则提 出 了一 种单载 波 调制 方
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.
22
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、
一种三电平dcdc变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法

一种三电平dcdc变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法三电平DC-DC变流器是一种常见的电力电子装置,用于转换电压等电力信号。
它的拓扑电路和共模电压抑制方法是关键技术,本文将详细论述该方面内容。
【引言】三电平DC-DC变流器是一种高效率、高性能的电力转换器,广泛应用于新能源发电、电动汽车驱动系统等领域。
其拓扑电路和共模电压抑制方法对性能和可靠性有着重要影响。
【拓扑电路】三电平DC-DC变流器的拓扑电路基本包括两个半桥逆变器和一个中性点充电电容。
通过控制两个半桥逆变器的开关状态,实现对输出电压的调节和转换。
该拓扑电路具有较高的电压转换效率和功率密度,适用于高功率应用。
【工作原理】三电平DC-DC变流器的工作原理是通过多级电平的输出,实现对输出电压的精确控制。
具体而言,当两个半桥逆变器的开关状态等效为不同的电平时,可得到多种输出电压级别。
通过适当调节开关状态,可以实现输出电压的平滑连续调节。
【共模电压抑制方法】在三电平DC-DC变流器中,共模电压是一个常见的问题。
共模电压是指在输出端和地之间的电压差,会影响到系统的性能和稳定性。
为了抑制共模电压,可以采用以下方法:1. 控制开关动态:通过合理控制半桥逆变器的开关状态,可以有效减小共模电压。
例如,可以采用交错控制方法,使得开关动态合理分布,减少共模电压的生成。
2. 中性点平衡控制:通过控制中性点充电电容的充放电过程,实现对共模电压的抑制。
可以采用多种控制方法,如自适应控制、PI控制等,保持中性点电压稳定,从而减小共模电压。
3. 滤波器设计:合理设计输出端的滤波器结构,可以有效滤除共模电压。
常用的滤波器包括LCL滤波器、无源滤波器等,可以通过优化滤波器参数来提高共模电压抑制效果。
【总结】三电平DC-DC变流器的拓扑电路和共模电压抑制方法是该领域的重要研究内容。
拓扑电路采用双半桥逆变器结构,通过精确控制开关状态实现多电平输出。
共模电压抑制方法包括控制开关动态、中性点平衡控制和滤波器设计等。
一种三电平dcdc变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法 -回复

一种三电平dcdc变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法-回复“一种三电平dcdc变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法”引言:随着新能源技术的迅速发展,直流电能的应用越来越广泛。
其中,三电平dcdc变流器作为一种常用的电能转换器,可以实现高效率、高可靠性的能量转换。
本文将介绍一种三电平dcdc变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法。
第一部分:三电平dcdc变流器的拓扑电路三电平dcdc变流器采用了一种特殊的拓扑结构,能够将直流电源的电压转换为输出电压。
其基本拓扑电路如下:Vdc/,-. ,\ /Iin S1 L1 BT/ \-' '` Vout其中,Vdc为直流电源的电压,Iin为输入电流,S1为开关1,L1为电感,BT为双向开关,Vout为输出电压。
第二部分:共模电压抑制方法在三电平dcdc变流器的运行过程中,由于系统的非线性特性,会产生一些共模电压,给系统带来干扰。
为了抑制这些共模电压,可以采用以下方法:1. 改进开关模式控制策略:传统的开关模式控制策略容易产生较大的共模电压。
可以通过改进控制策略,减小开关频率,降低开关切换带来的电压干扰。
2. 优化滤波电路:合理选择滤波电容和电感参数,可以减小共模电压的产生。
通过降低电容和电感的频率响应,降低共模电压的幅值。
3. 采用绕线剥离技术:在设计电感和变压器时,可以采用绕线剥离技术,将电感和变压器的绕线分离开来,减小共模电压的影响。
4. 使用磁性材料:在设计变压器和电感时,可以使用具有高磁导率的磁性材料,提高磁耦合效率,减小共模电压的产生。
5. 使用干扰抑制电路:在输出端添加合适的干扰抑制电路,可以有效地抑制共模电压的干扰。
结论:三电平dcdc变流器是一种高效率、高可靠性的电能转换器,可以将直流电源的电压转换为输出电压。
然而,在其运行过程中,受系统的非线性特性影响,会产生共模电压干扰。
通过采用改进开关模式控制策略、优化滤波电路、绕线剥离技术、使用磁性材料和添加干扰抑制电路等方法,可以有效地抑制共模电压的产生,提高系统的稳定性和可靠性。
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。
三电平NPC逆变器共模电压抑制

保 证 中 点 电位 的平 衡 ; 通过 调制 波 的分解 和 开关 序列 的优 化 , 能抑 制逆 变 器产 生 的 C M V。该调 制策 略 实现 简
单、 计算 时 间少 。 能 在输 出 电压 全 范 围内控制 中点 电位平 衡 , 同时能有 效抑 制 C M V。 最后 , 与传统 空间矢 量脉 宽
( C h i n a U n w e m o fl t  ̄ n i n g a n d T e c h n o l o g y ,Xu z h o u 2 2 1 0 0 8 ,C h i n a ) A b s t r a c t : M o d u l a i t o n s t r a t e g y i s o n e o f t h e k e y t e c h n o l o g i e s o f hr t e e - l e v e l n e u t r a l ・ p o i n t - c l a mp e d( N P C )i n v e r t e r . T h e
Co mmo n - mo d e Vo l t a g e Re d u c t i o n f o r Th r e e - l e v e l NPC I n v e r t e r
Z HANG Yu n — f e n g,L I U Gu a n g - h u i , MA L e i
解析三电平光伏并网逆变器共模电压SVPWM抑制

对于三电平逆变器而言, 必须保证输出电压的基波分量幅值与输出频率成一定的正比关系变化,其共模电压的计算与它们的触发方式有关。
设Ua、Ub、Uc分别为逆变器的三相相电压。
根据三相三线制的对称性原理,推得三相输出电压波形的共模电压为:(1)因而,对应三相三电平每一种开关序列的共模电压大小如表1所示。
图3 普通SVPWM下共模电压波形通常的空间矢量调制策略都会使用图2中所记载的19种有效矢量,以达到直流母线电压利用率高,输出谐波小。
但是会带来较大的输出共模电压,最高VCM幅值会达到了Vdc/3。
图3显示的是母线电压Vdc=600V时,一种普通SVPWM产生的共模电压最大幅度达到了200V,这样大的共模电压会对系统造成很大的不利影响。
抑制共模电压SVPWM原理从表1中的27种状态可以看出,对于可控的PWM输出波来讲,其输出共模电压的幅值在0Vdc~Vdc/2之间变化。
欲减小共模电压,应尽量不使3个输出端与同一“+”极性端或“-”极性端连接,避免2个端子一起接到“+”极性端或“-”极性端,而另一个端子接到直流中性点,如使用表中D类的7个状态字,此时逆变器的输出共模电压为0,但不能只选用D 类矢量,因为那样虽能很好的抑制共模干扰,但却因为少的合成矢量会造成参考电压过渡不平滑,使得逆变器输出线线间电压波形变差,因此需要均衡考虑共模差模问题。
本文所研究的SVPWM算法中,就是选择合理输出共模电压较小的矢量来合成参考电压矢量。
由表1可见(111、-1-1-1),(110、101、011、0-1-1、-10-1、-1-10)八个开关状态造成了很大的共模干扰,因此,本研究就避开这八个开关状态(即图2中方框中的矢量),这样就能从源头上降低逆变器的共模输出电压。
本文具体采用CDE三类矢量,这样,理论上即可以把逆变器输出共模电压幅值降为Vdc/6。
然而可用矢量的减少使得无法采用传统的七段式脉冲触发序列,因此,本策略采用五段式脉冲触发序列。
三电平H桥逆变器共模电压研究

( u a n ttt fMa ieElcrcP o u so , I Wu a 3 0 4 Chn W h n I siueo rn e ti r p lin CS C, h n4 0 6 , ia)
它 产 生 的共 模 电流 还 会 污 染 电 网环 境 ,影 响 电 网 系 统 中 的其 他 电子 设 备 的正 常运 行 。 当前 , 绿 色 无 公 害 电力 电子 系 统 已成 为 电力 电 子技 术 本 身 的 发展趋势I J l 。
右 桥臂所使用的载波分别为 U 和 U 载波 U 由上 下 两 列 同相 位 的 三 角 波 构 成 ,如 图 2中 的 实 线 三 角 波所 示 。载 波 U2 当 于 U, 相 1 0 ,如 相 移 8。
Ab ta t T ip p rq a taie n lzste h s n f e u n yo ec mmo — d otg ,te sr c: hs a e u ni t l a a e h a ea d rq e c t o t vy y p fh n mo ev l e o h a f sn l p a e trelv lH- r g n etr w ih a o t p a es i i are a e mo uae sr t y ige h s he — e b i e iv r hc d p s h s—h t g c rirw v d lt t e . e d e fn a g
1 引言
三 电平 H桥 逆 变 器 主 要 用 在 电力 系 统 无 功 补 偿 和 中压 变 频 调 速 领 域 ,其 工 作 电压 、 工 作 电流 和 处 理 的功 率 都 很 大 。主 功 率 开 关 器件 在 工 作 过 程 中产 生 非 常 高 的 电流 和 电压 变 化 率 , 即 非 常 高 的 d/t与 d /t i d vd ,它 们 通 过 电 路 中 寄 生 电感 和 寄 生 电容 产 生 强 烈 的瞬 态 噪声 , 致 其 E 导 MI问题 特 别 严 重 。其 危 害具 体 表 现 在 : 它应 用 在 电机 驱 动
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关 键 词 : 变 器 ; 模 电压 ;P 逆 共 S WM 控 制 ; 波 载
中圈 分 类号 :M6 T 4 文献 标 志码 : A
0 引言
在 光伏 逆 变器 逆 变 技 术产 业 化 进 程 中 , 电平 电压 源 逆 变 器 ( S) 合 性 能 在 不 断提 高 , 应 用 范 围 多 V I综 其
分析三电平 开关序列 , 出一种经改进能 明显抑制共模电压 的调制策略 ; 提 最后通过仿真和实验验证 了该调
制 策 略 的可行 性 和 有效 性 .
1 三 电平逆变器原 理及 共模 电压
对于传 统两电平逆变器而言 , 每相输 出为± D,, 0 其三相有效开关状态 为 8 根据共模 电压 的定义【 / 2 种. 3 】
越来越广. 与此同时 , 其存在的一些显著负面效应备受关注[ ] : - 逆变器产生 的高频共模 电压 , 3 会在并网中产 生高幅值电流 , 并形成电流谐波 , 电网遭受“ 使 污染”增加器件的损耗 ; , 高速开关的器件在每次动作时都会
对 电源产生很强的电磁干扰 , 影响邻 近电子设备 的安全可靠运行. 负面效应 的存在不仅使系统 可靠性 上述
模电压 。 则需要改进逆变器拓扑结构. 与传统两 电平光伏逆变器 相 比, P N C逆变器有两个 明显优 点[基于 I B 6 ] . G T的 N C三电平 高压 大功率 P
收 稿 日期 :0 10 -5 2 1-70
基金项 目: 广西教 育厅立项项 目(0 l6 4 5; 2 lo D【0 ) 广西工学 院科学基金 ( 院科 自 16 2 3 资助 16 0 ) 作者简介 : 文家燕 。 在读研究生 , 研究方 向: 功率 变换器 ,- a : ej ys.1@16cm. E m i w ai a 0 2 2 . l a O o
下降 , 而且故 障率增加 , 它所带来 的实际损失可能超过逆变系统 自身的成本 [; 4 因此 , 研究多 电平逆变器共 模 电压产生 的机理 , 对其加 以抑制具有重要 的理论及工程意义. 并 目前对 于三 相 VS 的输 出 电压 中包 含 的正 、 分 量 ( I 负 即差 模 电压 )差 模 电压 的谐 波 分 析 及 差模 电压
载 波调制 的三 电平光伏逆变器共模 电压抑制研 究
文家燕 一袁 海英 邵章平 2 - , ,
(. 1广西工学院 电子信息与控制工程系 广西 柳州 5 5 0 ;. 4 0 6 2合肥工业大学 电气与 自动化工程学院 安徽 合肥 20 0 ) 309
摘 要 : 对 中 高 压 大 功 率 三 电平 光伏 逆 变 器 应 用 中 共 模 电 压 的 负 面效 应 , 析 其 产 生 机 理 , 合 同相 载 波 调 制 策 略 针 分 结 对 逆 变 器共 模 电 压 的 抑 制 效 果 , 过 改 进 开 关 序 列 组 合 , 出一 种 改进 的 反相 载 波 调 制 策 略 , 策 略 有 效 地 将 三 电平 通 提 该 光 伏逆 变 器 共 模 电压 减 小 为 同 相 载 波 调 制 策 略 下 的一 半 ,仿 真 和 实验 结 果 证 明 了所 提 出 的 改 进 的 可 行 性 和 对共 模 电
6 0
广 西 工 学 院 学 报
第2 2卷
光 伏 逆 变器 常 用 拓 扑结 构 见 图 1主 要 包 括 光 伏 电 池板 阵列 、 电 平 逆 变 器 、 波 器 及 电 网 其 中三 电平 , 三 L滤 逆 变 器 由 1 个 IB 2 G T和 l 反 并 联 二极 管及 6个 箝 位二 极 管 组成 . 要 分析 N C三 电平 逆 变 器 的工 作 原 2个 简 P
可知, 上述开关状态所对应的共模电压均不为 O 为 ̄ w'和+ w 2 其共模I /t为 , V/ 6 V/ , d d l v
3 即对两电平 ,
光伏逆变器而言 , 不能从控制策略角度完全消除逆变器输 出的共模 电压 , 共模 电压是两电平光伏逆变器输 出 电压 中存在 的必然现象 . 该结论 同理可推广到具有偶数倍 的多 电平逆变器 中[ 为此 , 6 ] . 要想有可能消除共
第2 2卷 第 3期
2 1 年 9月 01
广 西 工 学 院 学 报
J OURNALOFGUANG ̄ UNI RSTY OF T CHNOL VE I E OGY
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
、 .2 1 No3 2 . S p 2 1 e. 0 1
文章编号
10 —4 0 2 1 )30 5 -5 0 46 1 (0 0 -0 90 1
d ̄r rd 危害的研究 , 多文献表 明已经取得重大进展 , 众 并且应用 到工程应用现 场. 但对其包含 的零序分量即
共模 电压的分析研究主要集 中在 : ①控制策略优化 ; ②硬件改进 ; 变流器拓扑结构[基 于工程实际 、 ③ 5 ] . 成本
及 可行 性综 合 考 虑 , 文 选 择从 控 制 策 略 优化 角 度 开 展研 究 . 本 二 极 管箝 位式 多 电平 逆 变 器 N C ( et 1 on.lmpd P N ur . it a e )是 三 电平 P aP C WM 逆 变 器 常 见 结构 ,将 结合 N C三 电平 逆 变 器 拓 扑 结 构 。 度 分 析 共 模 电压 产 生 机 理 , 过 优 化 开 关 序 列 组 合 , 出改 进 的 载 波 略抑 P 深 通 提 制共 模 电压 . 要 内容 包 括 : 先 对 N C三 电平 拓 扑 结构 介 绍 ; 次 对 共 模 电压 的产 生 进行 分 析 ; 次 深入 主 首 P 其 再
,
理 , A相 为 例 , 开 通 s・S , 断 、 时 , 逆 变 器 输 出端 可 以获 得 一 个 正 电 平 ; 通 、 关 断 以 当 d 关 、 在 开 S, S 时 , 出电 压 为 0; S3S 通 , 断 S 口S 、 输 当 a 开  ̄ - 关 时 , 在 输 出端 得 到一 个 负 电平 . 可 根据 其 原理 . 以定 义 可 S(= ,,) 三 电平 逆 变器 的三 相 输 出 的开 关 函数 , 具 体定 义为 : xx abc 为 其