[发明专利]一种三相逆变器及其共模干扰的反相抑制法

摘要

本发明公开一种三相逆变器，其同一桥臂上下电力电子器件不同时开通，其输入端为直流电源，输出端连接一LC滤波器，LC滤波器输出端与负载相连；LC滤波器包括3个电感、电容；三个电感的一端均连至三相逆变器各桥臂中点，另一端与三个电容一端相连；三个电容另一端相连后接一共模干扰反相抑制电路，此抑制电路为一个L_fC_f滤波器接至受控电压源。本发明提出三相逆变器共模干扰反相抑制法，根据三相桥臂电压瞬时值，选择适当的补偿电压，以彻底消除三相逆变器输出侧共模电压。本发明方法可推广到其他拓扑结构，只要对拓扑结构分析后，找到共模电压与输出侧电压(或输入侧电压)的关系，均可在拓扑结构加入补偿电压，以消除或抑制共模电压。

主权项

1.一种三相逆变器共模干扰的反相抑制法，三相逆变器包括六个电力电子器件，同一桥臂的上、下两个电力电子器件不同时开通，三相逆变器的输入端为直流电源，三相逆变器的输出端连接有一LC滤波器，所述LC滤波器的输出端与负载相连；所述LC滤波器包括三个电感和三个电容，三个电感的一端均连接至逆变器每个桥臂的中点，三个电感的另一端与所述三个电容的一端相连；所述负载由三个以星形接连方式连接的电阻构成；其特征在于，所述三个电容的另一端相连于一点后连接有一个共模干扰反相抑制电路，所述共模干扰反相抑制电路包括一个L_fC_f滤波器，所述L_fC_f滤波器连接至受控电压源；其特征在于，/n根据三相桥臂电压的瞬时值确定所述共模干扰反相抑制电路中受控电压源的瞬时电压值u_x以消除三相逆变器输出侧共模干扰，确定该受控电压源的瞬时电压值u_x的步骤如下：/n /n /ni_ac+i_bc+i_cc＝0,i_aN+i_bN+i_cN＝0，i_a+i_b+i_c＝0；/n式(1)和式(2)中：u_AO,u_BO,u_CO分别表示三相逆变器的三个桥臂的中点相对于三相逆变器输入端接地点的瞬时电压值，L为LC滤波器中的电感值；i_a,i_b,i_c分别为三相电压流过LC滤波器的三个电感的电流值；R为负载的电阻值；i_aN,i_bN,i_cN分别为流过负载中三个电阻的电流；u_NO为负载中三个电阻的连接中点相对于三相逆变器输入端接地点的瞬时电压值；u_aO,u_bO,u_cO分别表示LC滤波器中三个电感与三个电容连接点相对于三相逆变器输入端接地点的瞬时电压值，i_ac,i_bc,i_cc分别为流过LC滤波器中三个电容的电流；/n将式(2)代入式(1)，得：/nu_AO+u_BO+u_CO＝3u_NO＝u_aO+u_bO+u_cO (3)/n根据共模电压定义，得：/n /n式(4)中，u_cm为共模干扰电压；/n上桥臂电力电子器件开通时，S_A,S_B,S_C均为1，上桥臂电力电子器件关断时，S_A,S_B,S_C均为0；/n /n式(5)中，U_dc为三相逆变器的输入端直流电源的电压值；S_A、S_B、S_C分别为三相桥臂上电力电子器件的状态，取值为0表示断开状态，取值为1表示接通状态；/n采用平均规则采样方式生成PWM调制脉冲，a为调制度，调制波为asinω₁t，ω₁为电源频率，ω_s为载波频率，分别对电力电子器件状态S_A、S_B、S_C频谱进行傅立叶得：/n /n将其中的第二项分别记作S_Ah，S_Bh，S_Ch，得：/n /n把式(5)、式(6)和式(7)带入式(4)中，得到共模干扰电压u_cm为：/n /n式(8)中，J为贝塞尔函数，共模干扰的频率点ω_cm和幅值U_cmm分别为：/nω_cm(n,m)＝nω_s±mω₁ (9)/n /n式(9)和式(10)中，当n为奇数时，m＝6l，当n为偶数时，m＝6l-3，l＝1,2,…；/ni_ac+i_bc+i_cc＝i_f (11)/n式(11)中，i_f为流过L_fC_f滤波器的电流，将式(11)带入式(1)和式(2)得：/n /n根据共模电压定义，得：/n /n受控电压源的瞬时电压值u_x与流过L_fC_f滤波器的电流i_f的瞬时关系，如式(14)所示，/n /n式(14)中，u_N'O为LC滤波器中三个电容的连接中点N’相对于三相逆变器输入端接地点的瞬时电压值，L_f为共模干扰反相抑制电路中L_fC_f滤波器的电感值；C_f为L_fC_f滤波器的电容值；/n联立式(1)，式(12)、式(13)和式(14)得：/n /n为最终实现共模干扰电压u_cm为0，即则由(15)得到受控电压源的瞬时电压值u_x与三相逆变器三个桥臂电压u_AO,u_BO,u_CO的关系，如式(16)所示：/n /n