三電平并網(wǎng)逆變器共模電壓抑制方法研究

摘要：針對(duì)高壓大功率三電平并網(wǎng)逆變器應(yīng)用中產(chǎn)生的共模電壓，對(duì)其產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行分析，比較常規(guī)正弦脈寬調(diào)制(SPWM)策略對(duì)逆變器共模電壓的抑制效果，通過優(yōu)化開關(guān)序列的組合，提出一種新型SPWM策略。該策略有效地將三電平并網(wǎng)逆變器共模電壓抑制在一定范圍內(nèi)，明顯優(yōu)于常規(guī)SPWM策略，同時(shí)兼顧了輸出波形的質(zhì)量。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了新型調(diào)制策略的可行性和對(duì)共模電壓抑制的有效性。
關(guān)鍵詞：并網(wǎng)逆變器；共模電壓；正弦脈寬調(diào)制

1 引言
在光伏技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，多電平電壓源逆變器性能不斷提高，但其存在的負(fù)面效應(yīng)備受關(guān)注。其負(fù)面效應(yīng)使系統(tǒng)可靠性下降、故障率增加，它所帶來的實(shí)際損失可能超過逆變系統(tǒng)自身的成本。因此，研究多電平逆變器共模電壓產(chǎn)生機(jī)理，對(duì)其加以消除或抑制具有重要意義。這里主要從控制策略優(yōu)化的角度對(duì)共模電壓進(jìn)行分析研究。結(jié)合二極管中點(diǎn)箝位(NPC)三電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析了共模電壓產(chǎn)生機(jī)理，通過優(yōu)化調(diào)制策略抑制共模電壓。

2 三電平逆變器原理及共模電壓
要消除共模電壓，需改進(jìn)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并分析共模電壓產(chǎn)生機(jī)理，進(jìn)而提出抑制或消除共模電壓的方法?；贗GBT的NPC三電平高壓大功率逆變器常用拓?fù)淙鐖D1所示，主要包括直流側(cè)、三電平逆變器、L濾波器及電網(wǎng)，其中三電平逆變器由12個(gè)IGBT和12個(gè)反并聯(lián)二極管及6個(gè)箝位二極管組成。

簡(jiǎn)要分析NPC三電平逆變器的工作原理，以a相為例，當(dāng)開通VSa1，VSa2，關(guān)斷VSa3，VSa4時(shí)，在逆變器輸出端可以獲得一個(gè)正電平；當(dāng)開通VSa2，VSa3，關(guān)斷VSa1，VSa4時(shí)，輸出電壓為零；當(dāng)開通VSa3，VSa4，關(guān)斷VSa1，VSa2時(shí)，可在輸出端得到一個(gè)負(fù)電平。根據(jù)其原理，可定義Sx(x=a，b，c)為三電平逆變器三相輸出的開關(guān)函數(shù)，其具體定義為：