三电平光伏并网逆变器共模电压SVPWM抑制策略研究(2)

北极星电力网技术频道作者:佚名 2012/1/13 10:44:37

具体矢量计算方法见文献[3]，本文以图4Ⅰ扇区F区为例，在F区中各矢量持续时间为：

(2)

式2中：ta，tb，tc分别表示矢量V1、V8、V7在一个PWM周期内的持续时间; ;A为输出电压调制比;Ts为开关周期。开关变换次序为(100，10-1，1-1-1，10-1，100)，考虑共模电压抑制后的输出矢量时序如图5所示。对于该扇区的其它小三角形，按照以上过程，确定矢量作用顺序，计算三角形顶点开关矢量作用时间。同理，可以计算出其他扇区内各三角形顶点开关矢量作用时间。

4 仿真验证和分析

根据三电平NPC逆变器数学模型和控制策略，验证本文提出的三电平空间矢量调制算法及其共模电压抑制策略的有效性，针对三相电网负载进行了仿真研究，使用的是MATLAB7.0。以Simulink为平台，SimPower System工具箱为辅助。考虑到用最短的时间得到结论，模块中的控制算法用基于解释的S文件实现。

三电平五段法在每个采样周期内有一相开关不动作，比三电平七段法减少了每个采样周期内开关次数，从而减小了开关损耗，提高了效率。由于在一个开关周期内开关次数减少了，逆变输出电压(电流)的THD有所增大，这就对控制器参数和输出滤波器的设计有了更高的要求。

图6为NPC三电平逆变器的总体结构框图，其中Three-level Bridge为NPC逆变器主拓扑，Three-phase V-I Measurement为主测量模块，SVPWM模块负责产生PWM波。

图6 NPC三电平仿真模型

仿真参数和试验波形如下：电网参数：Em=200V，f=50Hz;滤波电感：LS=1.28mH。直流母线电压Vdc=600v。开关频率fS=10kHz，采样频率fN=10kHz。图7至图10为仿真试验结果波形图。对三相输出的相电压和线电压的频谱进行分析，线电压的THD为1.25%，经输出电感滤波后得到正弦波幅值为311.4V, THD下降到0.27%，如图8所示。相电压的THD为23.96%，主要表现为3次谐波，与普通SVPWM/控制策略下输出相电压(图9)相比较可知，谐波含量还略有下降。

图10为采用优化SVPWM 算法后的共模电压仿真波形。从图中可以明显看出，该方法可将共模电压完全抑制到直流电压的1/6，为100V。

图10 输出共模电压波形

5 结束语

本文提出了一种简略矢量选择的SVPWM 方法，通过特定的矢量合成算法，将共模电压抑制到其直流母线电压的1/6。分析和仿真表明, 该方法可以将共模电压幅值抑制到普通SVPWM算法的1/2，即Vdc/6，克服了目前一些SPWM方法的缺陷。此外, 本方法用软件实现, 无需增加硬件成本, 不仅对其它领域三电平逆变器控制设计有良好参考意义，也具有广阔的应用价值。

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来源：电子工程世界

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