N端，K为逆变器单相输出K端，L为逆变器单相输出L端。其 中，系统参数如下：S相电网输入线电压为630V，输入电感0. 92恤，输出调制方式为SPWM， 输出频率为50化，电压为690V，输出有功功率为151. 8Kw，功率因素为0. 8,负载由电阻电 感串联模型代替，分别为R= 2.OlQ，L= 4. 79恤，直流母线给定值为1000V，直流电容为 7360证，PI参数仿真前已经调稳定，A阳载波频率为4K，逆变输出开关频率为化，仿真算法 为ode45,步长为化S(微秒）。直流母线电压仿真波形如图7所示。 阳141] 将稳定后的波形放大后得到更精确的值为956-1043V，也即母线电压波动的峰值 约为43V，脉动频率为lOOHz。将上面的参数代入到式（11)中得 阳 142] =斗I础:(2煤)棘+巧（3Q)： 阳143] 易得，仿真的结果与公式计算的结果相比误差大约在
[0144] 131 )
[0145] 从仿真结果看，公式（11)的结论是正确的。 阳146] 为了验证用SAPWM能得到更低母线脉动电压的结论，发明人搭建了高压四象限变 频器最小系统的MTLAB仿真模型，如图8所示，801为整机A相隔离电压输入，802为整机 B相隔离电压输入，803为整机C相隔离电压输入，804为A相功率子单元（封装内为如图6 所示的结构），805为B相功率子单元，806为C相功率子单元，807为输出端接的公共中性 点N，808为子单元输出电压测量模块，809为=相输出测量模块，810为负载电阻电感电路， 811为输出电流值显示模块，812为输出电压值显示模块。 阳147] 图中用了S个子单元分别构成A、B、CS相，由隔离电源供电，输出端N连接在一起 作为公共点，另一端分别为高压变频器的=相输出端U、V、W。为了更清楚地观测到电压的 变化，将子单元的电容设置为4000UF，变频器负载设置为2. 52Q，电感设置为1. 63mH。输出 调制分别用SPWM和SAPWM，母线电压波动仿真结果分别如图9a和图9b所示。
[0148] 对仿真结果的统计及分析如表1所示：
[0149] 表1仿真结果统计及分析 阳1加]
阳151] 对比图9a和图9b，两者的输出电压和输出电流有细微的差别，但运个不影响分析 的准确度。分析结果如下 阳152] (1)、将仿真参数带到公式（11)得到SPWM调制下理论母线脉动的峰值为
[0153]
C 32); 阳154] 将参数代入到公式（27)得到SAPWM调制下理论母线脉动的表达式为 阳1巧]
二 49.8s.in(2;r*U)()t)十 12.5sin(2;r* 2001) '('33). 阳156] 式做）的峰值电压为54. 8V
[0157]利用系统工具"powergui"对仿真结果做FFT(快速傅氏变换）分析，SPWM调制下 的母线脉动电压峰值为77.IV，SAPWM调制下的母线脉动电压峰值约为59. 7V，运与理论值 非常接近。 阳15引 似、理论中SPWM调制下，母线电压只存在峰值为73. 6V的100化脉动，SAPWM调制 下母线存在峰值为49. 8V的100化脉动和峰值为12. 5V的200化脉动。对仿真结果的FFT分析，SPWM调制下只含有100化脉动，峰值为77.IV，SAPWM调制下，只含有100化和200Hz 脉动，峰值分别为54. 6V和13V。运与理论结果是一致的。图9a中只含100化纹波，正弦度 很高，图9b中为100化和200化纹波的叠加，因此波形有所崎变。从W上的分析结果来看， 仿真很好地验证了理论的正确性。
[0159] 总之，随着对高压变频器寿命要求的提高及薄膜电容器价格的大幅下降，薄膜电 容取代电解电容的趋势在上升。但薄膜电容体积大，容量低，价格贵运些缺点使得工程师在 设计高压四象限变频器时变得非常谨慎。工程师根据本发明实施方式可W在满足母线电压 波动的前提下做出最佳设计。既可W保证性能要求，又能节省成本。而且，本发明实施方式 中的母线电压波动分析的方法也适用于具有单相PFC(功率因数校正）电路输入，S相逆变 输出的变频器中母线电压波动的分析，可W为器件选型提供可靠的依据。
[0160] 上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可W合并为一个步骤或者 对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围 内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法 和流程的核屯、设计都在该专利的保护范围内。 阳161] 本领域的普通技术人员可W理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例， 而在实际应用中，可W在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
【主权项】
1. 一种高压变频器中母线电压波动的抑制方法，其特征在于，包含以下步骤： 在所述高压变频器的逆变器的调制波中加入零序分量。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述高压变频器的逆变器的调制波中 加入零序分量的步骤中， 采用马鞍波脉宽调制SAPffM方式，在功率单元中加入无功功率，转移整机ABC三相中的 瞬时功率。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述高压变频器的逆变器的调制波中 加入零序分量的步骤之前，包含以下步骤： 根据能量守恒定律，获取所述高压变频器的母线电容上电压的微分方程； 根据所述微分方程，计算得到所述高压变频器的母线电压的交流分量的表达式； 根据预设的母线电压的波动幅值与母线电压的交流分量的表达式，计算出所述母线电 容的电容值，并在所述高压变频器中采用电容值等于计算出的电容值的母线电容。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述高压变频器中采用电容值等于计 算出的电容值的母线电容的步骤之后，包含以下步骤： 消除母线电压与所述高压变频器的输入电流之间的耦合。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述消除母线电压与所述高压变频器 的输入电流之间的耦合的步骤之前，包含以步骤： 根据母线电压的交流分量的表达式，计算陷波器的陷波频率；其中，所述母线电压的交 流分量的表达式中携带所述低频波动的频率信息； 在所述消除母线电压与所述高压变频器的输入电流之间的耦合的步骤中， 根据所述陷波频率过滤所述母线电压中的低频波动。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述高压变频器的逆变器的调制波中 加入零序分量的步骤中， 在所述调制波中注入三次谐波；其中，所述三次谐波的初始相位与所述调制波的初始 相位相同。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述高压变频器的逆变器的调制波中 加入零序分量的步骤之后，还包含以下步骤： 降低所述高压变频器的输出功率。8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述降低所述高压变频器的输出功率 的步骤中， 将所述高压变频器的输出功率降低至最小值。9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高压变频器为高压四象限变频器。
【专利摘要】本发明涉及电机的控制技术领域，公开了一种高压变频器中母线电压波动的抑制方法。本发明中，高压变频器中母线电压波动的抑制方法，包含以下步骤：在高压变频器的逆变器的调制波中加入零序分量。这样，可以抑制高压变频器的母线电压波动，进而降低给PWM整流器AFE的电流环控制带来不利的影响，有利于延长变频器中电容器的寿命及降低对变频器输出波形正弦度的损害。
【IPC分类】H02M5/458
【公开号】CN105141144
【申请号】CN201510598622
【发明人】王璐琤, 王亮平, 张盛, 孟庆旭
【申请人】上海新时达电气股份有限公司, 上海辛格林纳新时达电机有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月18日