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三电平光伏并网逆变器共模电压 SVPWM 抑制策略研究

发布:2011-09-07 | 作者: | 来源: mahuaxiao | 查看:436 次 | 用户关注：

摘要：本文提出了一种优化空间矢量脉宽调制方法来抑制光伏并网逆变器中产生

的共模电压。在分析共模电压产生机理的基础上，对通常 SVPWM 调制技术进行改

进,调整了有效矢量的选择范围,并对开关次序进行优化。该空间矢量合成算法克

服了 SPWM 调制存在的母线电压利用率低，线性调制区小的问题。仿真结果表明，

该算法可以将共模电压幅值抑制到普通 SVPWM 算法的 1/2，具有良好的有效性和

实用性。1 引言目前,多电平变流器以其突出的优点在高压大

摘要：本文提出了一种优化空间矢量脉宽调制方法来抑制光伏并网逆变器中

产生的共模电压。在分析共模电压产生机理的基础上，对通常 SVPWM 调制技术进

行改进, 调整了有效矢量的选择范围, 并对开关次序进行优化。该空间矢量合成

算法克服了 SPWM 调制存在的母线电压利用率低，线性调制区小的问题。仿真结

果表明，该算法可以将共模电压幅值抑制到普通 SVPWM 算法的 1/2，具有良好的

有效性和实用性。

1 引言

目前, 多电平变流器以其突出的优点在高压大功率变流器中得到了日益广

泛的应用,它不仅能减少输出波形的谐波，也易于进行模块化设计[1, 2]。二极

管中点箝位式(NPC)三电平拓扑结构即是高压大功率变频器的主流拓扑结构之一

[3] 。然而在三电平变流器的应用中, 也出现了一些问题，特别是共模电压问题。

目前，变频器共模电压的抑制方法主要有两种：一是外加无源滤波器等，或有源

滤波器[4-6]，这类方法会导致体积和成本显著增加，且不易应用于高压大容量

场合；二是通过控制策略从源头减小共模电压，文献[7]、[8]提出一种 SPWM 消

除共模电压的调制方法。该方式是通过异相调制来消除开关共模电压,但是存在

直流电压利用率低、线性调制区过小的问题。

针对 SPWM 调制的电压利用率低、不利于运用于各种调制比工况下的缺点，

本文从三电平逆变器共模电压形成机理出发，提出了一种基于优化电压空间矢量

(SVPWM)方法, 可有效抑制三电平逆变器输出共模电压。并通过

Matlab/Simulink 软件对该方法进行了仿真验证, 结果表明效果良好。

2 光伏三电平逆变器及其共模电压

本文研究的三电平光伏逆变器系统如图 1 所示。其输入为光伏阵列的直流电

压，逆变器主拓扑为 NPC 三电平结构。设直流母线电压的幅值为 Vdc,用开关状

态字“1”,“0”和“-1”分别表示逆变器每相输出为+Vdc/2、0 和-Vdc/2 的三

种状态,则三相三电平逆变器总共有 27 种不同的开关状态。根据幅值和相位可以

画出三电平逆变器的电压空间矢量图，具体如图 2 所示。

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