三电平逆变器共模电压及中性点电压平衡策略
发布时间：2022-01-17 01:15
针对三电平逆变器共模电压（CMV）和中性点电位不平衡等问题,在此提出一种改进的虚拟空间矢量调制策略,可消除三电平中性点箝位（NPC）的CMV,同时具有平衡中性点电压的作用。基于虚拟空间矢量概念提出的虚拟空间矢量调制策略,用基础中矢量构造虚拟矢量从而实现零CMV,而新的虚拟矢量使中性点电流保持为零,因此中性点电压是平衡的。通过搭建样机平台,用实验方法对所提出方案的可行性和正确性进行验证。
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(08)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图３开关状态对两个电容器电压的影响??Ｆｉｇ．?３?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｓｗｉｔｃｈ?ｓｔａｔｅ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｏｆ?ｔｗｏ?ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ??
电压／Ｖ?电流／Ａ??＾（ＰＮ０）／３?＋?ｉ／?（ｐ〇｜ｖ）／３?＋?ｉ／?（〇ｐｎ）／３??０??０??＂（Ｐ０Ｎ）／３?＋?ｔ／（０ＰＮ）／３?＋１／（卿）／３??０??０??＾?（０ＰＮ）／３?＋?Ｃ／（ＮＰ０）／３?＋?ｔ／?（Ｎ〇Ｐ）／３??０??０??Ｕ?（ｎｐ〇）／３＋Ｊ７?（ｎ〇ｐ）／３＋＾７?（〇ｎｐ）／３??０??０??＋?（〇ＮＰ）／３?＋?Ｕ?（ｐｎ〇）／３??０??０??ｕ?（〇ＮＰ）／＾?＋?Ｕ?ｉｐ＾〇Ｊ３?＋?Ｕ?（Ｐ０Ｎ）／３??０??０??如图５ｂ所示，提出一种基于改进的虚拟空间??矢量调制策略，利用零矢量和虚拟矢量合成参考??输出电压矢量。例如，当｛＾位于扇区Ａ中时，选??择ｔ／。和两个虚拟矢量和合成参考输出电??压矢量，以下约束用于计算占空比：??｜?Ｕ＾ｄｉＵ＾＋＾Ｕ＾＋ｄＱＵｏ?＜７）??＼ｄｉ＋ｄ６＋ｄ〇＝ｌ??因此，相应的占空比如下：??ｃ？ｉ＝ｍ?ｓｉｎ（ｎ／６＋ａ〇）??＇＜／６＝ｍ?ｓｉｎ（ＴＴ／６－ａ〇）?（８）??ｄ（Ｆ－１?—ｄ＼—ｄ６??合成参考输出电压矢量，得到零ＣＭＶ，然而中性点??电压无法控制。为实现零ＣＭＶ，同时平衡中性点电??压，提出了由６个中矢量构成的新型虚拟矢量，见??图５。一个新的虚拟向量由３个相邻中矢量组成。??例如，Ｚ７ｍｌ由ｆ／（ＰＮ〇），ｔ＾Ｐ〇Ｐ〇和Ｇｃｏｔｏ组成，表不为：??＝?了?＂（ＰＮ０）＋＾＿＂（Ｐ０Ｎ）?＋了?＂（０ＰＮ）?（６）??０ＰＮ??图５矢量合成图??Ｆｉｇ．?５?Ｖｅｃｔｏｒｓ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｇｒａｐｈ??ｆ／（ＰＮ。），ｌ／（＿和ｒ?＿）产生的中性点电流分别??为ｉａ，ｉ
三电平逆变器共模电压及中性点电压平衡策略??／／（２０?ｍｓ／格）??（ｈ＞输出端ａ，ｂ相线电压??塚??卯?ｋＨｚ／格）?／／（１０?ｍｓ／格）??（＜〇＿出繃电压频谱?（ｄ）ＣＭＶ??图７?改进调制策略下实验波形??Ｆｉｇ．?７?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｉｍｐｒｏｖｅｄ?ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ?ｓｔｒａｔｅｇｙ??图６ａ，ｂ为传统调制策略下的三相输出电流??和输出电压波形，图６ｃ为传统调制策略的电压频??谱，将示波器记录下的三相输出电流数据进行??ｙ／（ｌ?ｋＨｚ／格）??（Ｃ）输出端电压频谱??／／（１０?ｍｓ／格）??（ｄ）ＣＭＶ??图６传统调制策略下实验波形??Ｆｉｇ．?６?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ?ｓｔｒａｔｅｇｙ??１／（１０?ｍｓ／格）?＂（２０?ｍｓ／格）??⑷输出端电流?（ｂ＞输出端ａ，ｂ相线电压??所有占空比必须满足式（８）中的条件：０客４＜??１，０矣＜４矣１，０在ｄ。矣１。这导致对调制指数的限制??为：０矣ｍ彡１／ＶＴ。匕和由４种中矢量￡／（腳），??＂（ＰＮＯ），＂（ＰＯＮ）和以（０Ｗ＞组成。因此，这４种中矢量的??占空比分别为?，Ｃ＾ＰＯＰＯ，：??ｄ（〇ＮＰ）＝ｄＪ３，?ｄ（ｐｎ〇）＝ｄ＼／３＋ｄＪ３??ｄ｛ｒ〇Ｎ）＝ｄ＼／３＋ｄ＾／３，?６？（腦）＝￡＾／３??５?实验??为验证改进后调制策略的正确性，以ｄＳＰＡＣＥ??为主控器搭建的实验平台，实验参数为：直流环节??电压?２４０?Ｖ，电容?０丨＝＜：２＝丨２０?ｐＦ，负载?ｆｔ＝１５??１５?ｍＨ，输出频率
【参考文献】：
期刊论文
[1]低载波比下三电平NPC逆变器同步SVPWM算法[J]. 葛兴来,张晓华,岳岩. 电机与控制学报. 2018(09)
[2]基于中点钳位型三电平逆变器的改进型虚拟空间矢量调制策略[J]. 王志强,邓臣臣,谷鑫,夏长亮. 电工技术学报. 2017(18)
[3]PWM T型三电平逆变器损耗与可靠性研究[J]. 王梦岩,陈权,周朋飞,胡存刚. 电力电子技术. 2017(05)
[4]投切电容式单相九电平逆变器研究[J]. 谭国俊,张旭,薛映霞,严广. 中国电机工程学报. 2017(08)
[5]一种优化的抑制矩阵变换器共模电压控制策略[J]. 马星河,李烽,赵军营,马利. 电力电子技术. 2015(07)
本文编号：3593764
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(08)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图３开关状态对两个电容器电压的影响??Ｆｉｇ．?３?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｓｗｉｔｃｈ?ｓｔａｔｅ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｏｆ?ｔｗｏ?ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ??
电压／Ｖ?电流／Ａ??＾（ＰＮ０）／３?＋?ｉ／?（ｐ〇｜ｖ）／３?＋?ｉ／?（〇ｐｎ）／３??０??０??＂（Ｐ０Ｎ）／３?＋?ｔ／（０ＰＮ）／３?＋１／（卿）／３??０??０??＾?（０ＰＮ）／３?＋?Ｃ／（ＮＰ０）／３?＋?ｔ／?（Ｎ〇Ｐ）／３??０??０??Ｕ?（ｎｐ〇）／３＋Ｊ７?（ｎ〇ｐ）／３＋＾７?（〇ｎｐ）／３??０??０??＋?（〇ＮＰ）／３?＋?Ｕ?（ｐｎ〇）／３??０??０??ｕ?（〇ＮＰ）／＾?＋?Ｕ?ｉｐ＾〇Ｊ３?＋?Ｕ?（Ｐ０Ｎ）／３??０??０??如图５ｂ所示，提出一种基于改进的虚拟空间??矢量调制策略，利用零矢量和虚拟矢量合成参考??输出电压矢量。例如，当｛＾位于扇区Ａ中时，选??择ｔ／。和两个虚拟矢量和合成参考输出电??压矢量，以下约束用于计算占空比：??｜?Ｕ＾ｄｉＵ＾＋＾Ｕ＾＋ｄＱＵｏ?＜７）??＼ｄｉ＋ｄ６＋ｄ〇＝ｌ??因此，相应的占空比如下：??ｃ？ｉ＝ｍ?ｓｉｎ（ｎ／６＋ａ〇）??＇＜／６＝ｍ?ｓｉｎ（ＴＴ／６－ａ〇）?（８）??ｄ（Ｆ－１?—ｄ＼—ｄ６??合成参考输出电压矢量，得到零ＣＭＶ，然而中性点??电压无法控制。为实现零ＣＭＶ，同时平衡中性点电??压，提出了由６个中矢量构成的新型虚拟矢量，见??图５。一个新的虚拟向量由３个相邻中矢量组成。??例如，Ｚ７ｍｌ由ｆ／（ＰＮ〇），ｔ＾Ｐ〇Ｐ〇和Ｇｃｏｔｏ组成，表不为：??＝?了?＂（ＰＮ０）＋＾＿＂（Ｐ０Ｎ）?＋了?＂（０ＰＮ）?（６）??０ＰＮ??图５矢量合成图??Ｆｉｇ．?５?Ｖｅｃｔｏｒｓ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｇｒａｐｈ??ｆ／（ＰＮ。），ｌ／（＿和ｒ?＿）产生的中性点电流分别??为ｉａ，ｉ
三电平逆变器共模电压及中性点电压平衡策略??／／（２０?ｍｓ／格）??（ｈ＞输出端ａ，ｂ相线电压??塚??卯?ｋＨｚ／格）?／／（１０?ｍｓ／格）??（＜〇＿出繃电压频谱?（ｄ）ＣＭＶ??图７?改进调制策略下实验波形??Ｆｉｇ．?７?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｉｍｐｒｏｖｅｄ?ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ?ｓｔｒａｔｅｇｙ??图６ａ，ｂ为传统调制策略下的三相输出电流??和输出电压波形，图６ｃ为传统调制策略的电压频??谱，将示波器记录下的三相输出电流数据进行??ｙ／（ｌ?ｋＨｚ／格）??（Ｃ）输出端电压频谱??／／（１０?ｍｓ／格）??（ｄ）ＣＭＶ??图６传统调制策略下实验波形??Ｆｉｇ．?６?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ?ｓｔｒａｔｅｇｙ??１／（１０?ｍｓ／格）?＂（２０?ｍｓ／格）??⑷输出端电流?（ｂ＞输出端ａ，ｂ相线电压??所有占空比必须满足式（８）中的条件：０客４＜??１，０矣＜４矣１，０在ｄ。矣１。这导致对调制指数的限制??为：０矣ｍ彡１／ＶＴ。匕和由４种中矢量￡／（腳），??＂（ＰＮＯ），＂（ＰＯＮ）和以（０Ｗ＞组成。因此，这４种中矢量的??占空比分别为?，Ｃ＾ＰＯＰＯ，：??ｄ（〇ＮＰ）＝ｄＪ３，?ｄ（ｐｎ〇）＝ｄ＼／３＋ｄＪ３??ｄ｛ｒ〇Ｎ）＝ｄ＼／３＋ｄ＾／３，?６？（腦）＝￡＾／３??５?实验??为验证改进后调制策略的正确性，以ｄＳＰＡＣＥ??为主控器搭建的实验平台，实验参数为：直流环节??电压?２４０?Ｖ，电容?０丨＝＜：２＝丨２０?ｐＦ，负载?ｆｔ＝１５??１５?ｍＨ，输出频率
【参考文献】：
期刊论文
[1]低载波比下三电平NPC逆变器同步SVPWM算法[J]. 葛兴来,张晓华,岳岩. 电机与控制学报. 2018(09)
[2]基于中点钳位型三电平逆变器的改进型虚拟空间矢量调制策略[J]. 王志强,邓臣臣,谷鑫,夏长亮. 电工技术学报. 2017(18)
[3]PWM T型三电平逆变器损耗与可靠性研究[J]. 王梦岩,陈权,周朋飞,胡存刚. 电力电子技术. 2017(05)
[4]投切电容式单相九电平逆变器研究[J]. 谭国俊,张旭,薛映霞,严广. 中国电机工程学报. 2017(08)
[5]一种优化的抑制矩阵变换器共模电压控制策略[J]. 马星河,李烽,赵军营,马利. 电力电子技术. 2015(07)
本文编号：3593764
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