三电平逆变器高效调制模式下的共模谐振抑制方法及系统

本发明涉及电力电子控制，尤其涉及一种三电平逆变器高效调制模式下的共模谐振抑制方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、逆变器作为直流电与交流电的转换接口，作用十分关键。三电平逆变器拓扑由于同时兼顾了简洁性和低输出谐波的优点，在光伏发电、电机驱动以及微电网系统中应用广泛。特别是三电平逆变器具备控制直流侧中点电位的能力，可以方便地与改进型lcl滤波器相结合，从而有效抑制非隔离系统中的漏电流。采用改进型lcl滤波器的三电平逆变器在光伏发电以及电机控制领域得到了大量的应用，产生了巨大的经济效益。

3、另一方面，转换效率是衡量逆变器性能的重要指标之一。从节约能源的角度，转换效率的提升可以降低交直流变换时的能量损耗，提高能源利用率，节省宝贵的自然资源。从逆变器自身运行的角度，低转换效率意味着系统损耗的增加，由于这部分能量最终以热能的形式耗散，因此低效率会引起器件发热严重，降低系统的可靠性和寿命，而尝试改进散热性能则会使系统成本进一步增加。

4、为提高逆变器效率，可以采用基于事件触发的电流控制方法或采用断续脉宽调制(dpwm)方法。其中dpwm方法属于一种高效率调制模式，通过在一段时间内将器件保持在常开或常关状态来降低其开关损耗，该方法在工程中应用十分广泛。然而，当dpwm方法应用于改进型lcl滤波器时，会引发严重的共模回路谐振问题，导致逆变器开关器件和滤波元件的损耗增加甚至损坏，危及设备安全，因此对该问题的研究与解决意义重大。

5、dpwm方法有多种形式的实现途径，常见的有dpwm1、dpwm2、dpwm3、dpwma、dpwmmax、dpwmmin等，其中由于dpwm1、dpwm2、dpwm3方法需注入的零序电压存在不连续点，在改进型lcl滤波器三电平拓扑应用中会使共模谐振问题更加严重，而dpwmmax、dpwmmin方法需注入的零序电压始终为负或始终为正，不利于三电平逆变器的中点平衡控制。dpwma方法所需注入的零序电压是连续函数且存在正负交替，因此更适合应用于上述改进型lcl滤波器三电平拓扑中。

6、然而，dpwma方法中零序电压的导数并不连续。通过研究可以得到零序电压导数至共模电流的传递函数近似为欠阻尼二阶系统，因此共模谐振问题依然存在。为克服这一缺陷，相关文献中提出了不同的零序电压改进方法，通过使零序电压更加平滑减小其谐波含量，从而降低共模谐振电流。但这类方法的共同缺点是缩减了dpwma方法的箝位时间，使得系统损耗增加。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种三电平逆变器高效调制模式下的共模谐振抑制方法及系统，能够在实现非隔离型三电平逆变器共模谐振抑制同时，保证高效率调制模式的降耗效果；通过引入共模电流反馈控制以抑制共模谐振问题，在控制环路中引入了超前补偿环节以补偿滤波延时、计算延时和pwm延时，能够保证系统具有较大的相位裕度和较好稳定性；为了不影响断续调制模式的降耗效果，在共模控制量注入过程中，保持箝位相不变，仅将共模控制量注入到非箝位的两相调制波中，从而保证了开关器件的箝位时间保持不变。

2、在一些实施方式中，采用如下技术方案：

3、一种三电平逆变器高效调制模式下的共模谐振抑制方法，包括：

4、对三电平逆变器三相桥臂输出电流按照设定的频率进行采样；

5、对采样电流进行数字滤波处理，得到电流的低频与中频分量信息；

6、对低频与中频分量进行abc/dq0坐标变换，分别得到对应的d轴分量、q轴分量和共模分量；

7、进行差模控制时，所述d轴分量和q轴分量进入差模电流控制器用于进行差模电流控制，差模电流控制器的输出经过dq/abc坐标变换后得到三相正弦调制波；基于三相正弦调制波确定三相中的箝位相与非箝位相；

8、进行共模抑制时，所述共模分量送入共模谐振抑制环节，得到共模控制量；

9、将共模控制量注入到非箝位相，得到最终的三相调制波，进而得到开关器件的驱动信号，实现对三电平逆变器的控制。

10、其中，对三电平逆变器三相桥臂输出电流进行采样，具体为：

11、在一个开关周期内，对三电平逆变器三相桥臂输出电流进行n次采样。

12、所述差模电流控制器的设计带宽不高于共模谐振频率的1/2。

13、所述共模谐振抑制环节包括依次连接的比例环节和超前补偿环节。

14、基于三相正弦调制波确定三相中的箝位相与非箝位相，具体为：

15、对于每一相三相正弦调制波，分别求出其箝位于p、o、n三种状态时所需注入的零序分量，分别确定每一相的绝对值最小的零序分量；

16、对三相的绝对值最小的零序分量进行比较，三相中绝对值最小的零序分量对应的相作为最终箝位相，其余相为非箝位相。

17、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

18、一种三电平逆变器高效调制模式下的共模谐振抑制系统，包括：

19、数据获取模块，用于对三电平逆变器三相桥臂输出电流按照设定的频率进行采样；

20、数据滤波模块，用于对采样电流进行数字滤波处理，得到电流的低频与中频分量信息；

21、坐标变换模块，用于对低频与中频分量进行abc/dq0坐标变换，分别得到对应的d轴分量、q轴分量和共模分量；

22、差模控制模块，用于在进行差模控制时，所述d轴分量和q轴分量进入差模电流控制器用于进行差模电流控制，差模电流控制器的输出经过dq/abc坐标变换后得到三相正弦调制波；基于三相正弦调制波确定三相中的箝位相与非箝位相；

23、共模抑制模块，用于在进行共模抑制时，所述共模分量送入共模谐振抑制环节，得到共模控制量；

24、逆变器控制模块，用于将共模控制量注入到非箝位相，得到最终的三相调制波，进而得到开关器件的驱动信号，实现对三电平逆变器的控制。

25、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

26、一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现指令；存储器用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的三电平逆变器高效调制模式下的共模谐振抑制方法。

27、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

28、一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述的三电平逆变器高效调制模式下的共模谐振抑制方法。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

30、(1)本发明中的电流采样方法为在一个开关周期内对三相电流进行n次采样，然后对其进行数字滤波，能够消除开关频率分量及其倍数频率分量的影响，提高采样精度。

31、在进行差模控制和共模抑制时，分别选取最近一次采样时刻得到的数据，减小计算延时。

32、(2)本发明在进行dpwma控制时记录箝位相和非箝位相，共模控制量仅注入到非箝位相，可以保证dpwma方法的箝位时间不变，从而保证了较高的系统效率。

33、本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。