[发明专利]一种三电平NPC逆变器载波频率有序变化反相层叠脉宽调制方法

说明书

本发明公开了一种三电平NPC逆变器载波频率有序变化反相层叠脉宽调制方法，属逆变器PWM调制方法。该方法通过将两个频率不同的三角载波f₁、f₂有序变化来代替常规载波反相层叠脉宽调制法中固定频率为(f₁+f₂)/2的三角载波，并使有序变化载波的平均载波频率约等于(f₁+f₂)/2。同时，本发明采用了改进的零序电压V₀注入法平衡逆变器直流侧的电容中点电位。本发明在不增加硬件成本和不降低载波反相层叠脉宽调制性能的情况下实现逆变器直流侧电容中点电位平衡控制、谐波电压频谱扩散和降低输出电压电流波形中谐波峰值从而降低谐波产生的负面影响。

技术领域

本发明涉及一种逆变器PWM调制方法，具体是一种基于三电平NPC逆变器载波频率有序变化反相层叠脉宽调制方法，属于电力电子与电力传动领域。

背景技术

常规的载波反相层叠脉宽调制方法实现了对基波电压幅值、频率的控制。但是利用FFT分析其线电压的波形可知，波形中含有离散的峰值较大的谐波，这些谐波主要集中在开关频率及其倍频处。这些幅值很高的谐波会增加逆变器开关损耗、会增强逆变器系统中电磁干扰，影响其他设备安全正常运行、也会导致与逆变器相连的交流电机产生机械振动和很大的噪声。因此，有必要对逆变器输出的线电压波形中的谐波降低峰值和谐波抑制。

对于三相电压源逆变器PWM谐波抑制技术，现行的方法主要有两种：一是硬件抑制，通过多电平的逆变器拓扑技术，增加逆变器输出电平数使得谐波随着电平数目增加而减少，亦或使用滤波器滤除部分谐波。但该方法不仅增加了硬件成本，也使得逆变器调制方法变得更加复杂。亦或增加逆变器开关频率以减少谐波，降低谐波幅值，但这明显增加了逆变器开关损耗。二是软件抑制，通过专门的谐波抑制PWM调制方法抑制谐波，但这种方法只能消除特定的谐波，并不能解决其他次谐波的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种三电平NPC逆变器载波频率有序变化反相层叠脉宽调制方法，该方法在不增加硬件成本和不降低载波反相层叠脉宽调制性能的情况下实现逆变器直流侧电容中点电位平衡控制、谐波电压频谱扩散和降低输出电压中谐波的峰值从而降低谐波带来的负面影响。

本发明是以如下技术方案实现的：一种三电平NPC逆变器载波频率有序变化反相层叠脉宽调制方法，通过将两个频率不同的三角载波f₁、f₂有序变化来代替常规载波反相层叠脉宽调制法中固定频率为(f₁+f₂)/2的三角载波，并使有序变化载波的平均载波频率约等于(f₁+f₂)/2。同时逆变器直流侧的电容中点电位使用改进的零序电压V₀注入法平衡。

其中：Ⅰ、两个频率不同的载波f₁、f₂有序变化规则为：f₁-f₁-f₁-f₂-f₂-f₂且不断循环；Ⅱ、逆变器直流侧的电容中点电位使用改进的零序电压V₀注入法平衡，其中零序电压V₀采取一种“预估-校验-修正”的计算方法，即：