解析三电平光伏并网逆变器共模电压SVPWM抑制

三相光伏并网逆变器SVPWM 电流控制技术研究1 并网逆变器的数学模型三相电压型并网逆变器拓扑结构示意图如图一所示。

Esa 、Esb 、Esc 是三相电网相电压，Va 、Vb 、Vc 是逆变器交流侧三相输出电压，它们均是以三相电网电压中性点为参考点。

ia 、ib 、ic 是电网三相线电流。

L 是网侧滤波电感，R 是等效串联电阻，Udc 是直流母线电压。

图 1 并网逆变器拓扑结构图并网逆变器在三相静止坐标系下的数学模型为：Vc Ric Esc dtdic l Vb Rib Esb dtdib l Va Ria Esa dt dial--=--=--= (1)并网逆变器在d-q 坐标系下的数学模型为：q d q q q d q d d dV li Ri Es dtdi l V li Ri Es dtdi l---=-+-=ωω(2)上式中，Vd 、Vq 分别为并网逆变器交流输出电压的d 轴分量和q 轴分量。

电压定向控制即在坐标变换过程中，将同步速旋转坐标系的d 轴定位于电网电压空间矢量Es 的方 向，即以网侧相电压Esa 峰值点作为旋转角度θ的零点，这样电网电压的d 、q 轴分量为：==sq m sd E E E (3)式中E m 为电网相电压幅值。

所以在两相同步旋转坐标系下，网侧变换器相对于电网的有功功率和无功功率分别为：[][]q m q d sqsdd m q d sqsdi E i i E E P i E i i E E P 23232323-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==⎥⎦⎤⎢⎣⎡= (4)式中，P 大于零，表示变换器工作于整流状态，变换器从电网吸收能量；P 小于零，表示变换器工作于逆变状态，变换器向电网回馈能量。

Q 大于零，表示变换器相对电网呈感性，吸收滞后无功功率；Q 小于零，表示变换器相对电网呈容性，吸收超前无功功率。

其中id 、iq 分别对应电网侧电流中的有功和无功分量。

2 系统控制由电路的拓扑结构可知，当交流侧输入功率大于负载消耗的功率时候，多余的功率会使得直流侧电容电压升高；反之，电容电压降低。

三电平逆变器SVPWM控制策略的研究一、本文概述随着电力电子技术的快速发展，逆变器作为高效、可靠的电力转换装置，在新能源发电、电机驱动、无功补偿等领域得到了广泛应用。

其中，三电平逆变器因其输出电压波形质量好、开关损耗小、动态响应快等优点，受到了研究者的广泛关注。

空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM）作为一种先进的调制策略，通过合理分配三相桥臂的开关状态，可以实现对输出电压波形的精确控制，进一步提高逆变器的性能。

本文旨在深入研究三电平逆变器的SVPWM控制策略，通过理论分析和实验验证，探索其在实际应用中的优化方法和潜在问题。

文章首先介绍了三电平逆变器的基本结构和工作原理，为后续的控制策略分析奠定基础。

随后，详细阐述了SVPWM的基本原理和实现方法，包括空间矢量的定义、合成和分配等关键步骤。

在此基础上，本文重点分析了三电平逆变器SVPWM控制策略的优化方法，包括减小开关损耗、提高直流电压利用率、改善输出电压波形质量等方面。

本文还通过实验验证了三电平逆变器SVPWM控制策略的有效性。

通过搭建实验平台，测试了不同控制策略下的逆变器性能，包括输出电压波形、开关损耗、动态响应等指标。

实验结果表明，采用SVPWM控制策略的三电平逆变器在各方面性能上均表现出明显的优势，验证了本文研究的有效性和实用性。

本文总结了三电平逆变器SVPWM控制策略的研究现状和未来发展趋势，为相关领域的进一步研究提供了有益的参考。

二、三电平逆变器的基本原理三电平逆变器是一种在电力电子领域中广泛应用的电能转换装置，其基本原理在于利用开关管的导通与关断，实现直流电源到交流电源的高效转换。

与传统的两电平逆变器相比，三电平逆变器在输出电压波形上拥有更高的精度和更低的谐波含量，因此在大规模电力系统和电机驱动等领域具有显著优势。

三电平逆变器的基本结构通常包括三个直流电源、六个开关管以及相应的控制电路。

2009年6月电工技术学报Vol.24 No. 6 第24卷第6期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Jun. 2009改进式SHEPWM对三电平变频器系统的共模电压和轴电压的抑制作用钟玉林赵争鸣（清华大学电机系电力系统国家重点实验室北京 100084）摘要降低三电平中点钳位式变频器驱动电机的共模电压和轴电压，减小轴电流，对预防定子绕组绝缘击穿和延长轴承寿命以及减小电磁干扰等具有重要意义。

使用改进型特定谐波消除脉宽调制技术，选择消除变频器输出共模电压中的低频分量，再使用共模滤波器滤除剩余的高频分量，在电机端得到了较低的共模电压和轴电压。

并对有、无共模滤波器以及在工频电网供电下的共模实验数据进行了对比分析，结果证实该方法简单高效。

关键词：轴电压共模滤波器特定谐波消除脉宽调制三电平中点钳位式变频器中图分类号：TM464Common Mode Voltage and Shaft Voltage Suppression on a Three-Level NPC Inverter System Applying Improved SHEPWMZhong Yulin Zhao Zhengming（The State Key Laboratory of Power System Tsinghua University Beijing 100084 China）Abstract The common-mode voltage (CMV) & shaft voltage of induction motor driven by inverter can cause great damage to motor stator insulation，bearing and cause EMI problem. An improved selective harmonics elimination pulse width modulation (SHEPWM) is applied in this paper to eliminate the low order components of the inverter CM voltage. And the high components of the CM voltage are attenuated by a well-designed CM filter. A satisfactory result of CM voltage & shaft voltage is obtained. A comparison of experimental results under the following three conditions: with and without CM filtering and when the motor is fed by AC power network, are made in detail. The comparative analysis not only explains a certain particular phenomenon of motor CMV, but also verifies the validity of the scheme proposed in this paper.Keywords：Shaft voltage, common mode filter, SHEPWM, three-level NPC inverter1引言三电平二极管中点钳位式（3L NPC）变频器以诸多优点在高压大容量变频调速场合[1]的应用越来越广泛。

三电平NPC变流器SVPWM算法研究多电平变流器是目前电力电子技术研究的焦点之一，相对于传统两电平变流器优点明显，但其常用的空间电压矢量控制算法（SVPWM）也更加复杂。

文章阐述了三电平SVPWM算法的基本原理以及1 概述随着新能源的不断发展，尤其是风电技术等新能源电力技术的发展，变流器在电力系统中的重要性也越来越高。

而相对于传统两电平变流器，三电平变流器具有明显的优点，如主开关器件承受的电压和du/dt减小一半，输出电压谐波小等优点，具有广阔的前景和应用价值[1]。

空间矢量脉宽调制[1][2]具有输出电流谐波少、转矩脉动小、直流利用率高等优点，是三电平变流器控制的首选方案。

相对传统算法，文章阐述了一种相对简单的方式来得到所需的作用时间，只需一个大区域的18个作用时间即可得到所需的所有作用时间，另外以60度坐标系来判断扇区简化计算，使算法变得简单。

2 SVPWM算法三电平SVPWM算法根据参考电压矢量由幾个基本矢量合成的原则来进行三电平变流器的控制，根据所需量的先后顺序，可以分为区域判断、作用时间计算以及作用时间分配三个部分。

2.1 参考矢量所在区域判断与传统算法类似，我们将基本空间矢量区域划分为6个大扇区、24个小区域。

但与传统算法不同，这里采用60度g-h坐标系来划分区域，简化计算。

以公式（1）转换到60度g-h坐标系后，以下列规则判断大扇区：N=1时，Vg>0且Vh>0；N=2时，Vg0且Vg+Vh>0；N=3时，Vg0且Vg+Vh0且Vh0且Vh0；2.2 作用时间计算判断完参考矢量在具体某一个区域之后，我们就可以根据伏秒平衡原理预先计算各个基本矢量所需的时间。

首先需要找到合成参考矢量所需的三个基本矢量V1、V2、V3，然后根据下面进行计算：V1T1+V2T2+V3T3=VrefTs （2）T1+T2+T3=Ts （3）类似地可以得到参考电压矢量在其他区域时的各基本矢量的作用时间，需要将各个区域所有基本矢量作用时间都计算出来，方便在使用时直接提取数据。

用三电平PW M逆变器减小逆变器输出中的共模电压韩伟1　徐倩2(11哈尔滨理工大学,あ哈尔滨150040;あ21哈尔滨市电业局,あ150046)[摘要]与两电平PW M驱动相似,多电平PW M电压源逆变器也可以产生共模电压,从而产生电机轴电压和轴承电流。

本文通过仿真分析可知,与两电平逆变器相比,采用三电平逆变中以有效降低电机端共模电压,从而减小电机端轴电压和轴承电流,提高PW M驱动系统的可靠性和延长电机的寿命。

关键词三电平逆变器　共模电压　PW M逆变器 1　前言现代电力电子技术的发展促进了变频调速技术的进步。

由于大功率快速开关器件的出现,脉宽调制(PW M)驱动技术得到了发展和应用。

但是由于传统二电平逆变器输出线电压跳变幅度较大(可从0V 跳变到直流母线电压),同时由于逆变器输出电压在电机终端可以产生的较高的共模电压[1],共模电压直接加到电机上,会引起绝缘击穿,影响电机的使用寿命。

共模电压中含有与开关频率及其倍数相对应的高频分量,高频的电压分量会通过输出电缆和电机的分布电容产生高频漏电流,漏电流通过绕组和转子间的分布电容,轴承,机壳,然后到地,漏电流过大必然会影响轴承的寿命。

因此综上所述,为提高PW M逆变器的可靠性和通用性,必须设法减小或消除电机终端共模电压,延长电机寿命,提高逆变器的可靠性。

2　三电平PW M控制原理为提高驱动电压,增大电源容量,减小输出谐波,降低电压跳变幅度,在PW M逆变器驱动感应电机的系统中,采用多电平驱动(即逆变器的输出电压由几个电压电平组成)。

很明显,从电机方面看为防止电机附加发热导致电机额外温升,影响电机绝缘及抑制电机转矩脉动,希望逆变器输出较多的电压电平,但这样会增加整流器结构的复杂性和控制上的难度,因此通常选用三电平逆变器[2],足以满足电机要求,其结构如图1所示。

采用两个主管串联,中点有一对二极管箝位的结构。

可以看出,各主管承受的反压是中间回路直流电压的一半,即主管的耐压比二电平逆变器可降低一半。

二电平和三电平逆变器svpwm调制方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分应该对二电平和三电平逆变器svpwm调制方法进行简要介绍，说明其在逆变器领域中的重要性和应用。

可以按照以下方式编写该部分的内容：概述逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置，广泛应用于电力电子领域。

在逆变器的调制方法中，svpwm是一种常用且有效的调制技术。

根据逆变器的拓扑结构的不同，svpwm调制方法可以分为二电平和三电平两种。

二电平逆变器svpwm调制方法通过对逆变器开关管的控制，使输出波形接近正弦波，并最大化功率输出。

其调制原理是将高频三角波与标准正弦波进行比较，通过控制开关管的导通时间实现输出波形的控制。

二电平逆变器svpwm调制方法具有简单、可靠的特点，在许多应用中得到广泛使用。

相比之下，三电平逆变器svpwm调制方法引入了一个额外的中点电压，可以提供更高的输出电压质量。

其调制原理是将标准正弦波与两个输出电压等级的三角波进行比较，通过控制开关管的导通时间和电平，实现输出波形的更精确控制。

三电平逆变器svpwm调制方法适用于高功率应用和对输出电压质量要求较高的场景。

本文将重点探讨二电平和三电平逆变器svpwm调制方法的调制原理和实现方式，比较其优缺点，并对其应用前景进行展望。

二电平和三电平逆变器svpwm调制方法的研究对提高逆变器效率、降低谐波失真以及满足不同应用需求具有重要意义。

1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的结构进行概括和简要说明。

可以按照以下方式编写:本文主要围绕着二电平逆变器SVPWM调制方法和三电平逆变器SVPWM调制方法展开讨论。

文章结构如下：第一部分为引言，包括概述、文章结构和目的。

在概述中，将会介绍逆变器的作用和重要性，以及SVPWM调制方法在逆变器中的应用背景。

文章结构将会简要列举本文的章节和主要内容。

目的部分将明确本文旨在比较二电平和三电平逆变器SVPWM调制方法的优劣以及探讨其应用前景。

三电平三相桥式逆变器的svpwm控制方式应用概述说明1. 引言1.1 概述本文旨在介绍三电平三相桥式逆变器的SVPWM（空间矢量脉宽调制）控制方式的应用。

逆变器作为电力电子变换技术中的重要组成部分，广泛应用于交流电力传输和各种工业应用中，有着重要的实际意义。

而SVPWM控制方式作为一种高效的逆变器控制方法，具有优秀的性能和效率，在现代电力系统中得到了广泛关注和应用。

1.2 文章结构本文共分为五个部分，首先是引言部分，对文章进行概述和介绍；第二部分是正文，介绍逆变器及其基本原理；第三部分是专门介绍SVPWM控制方式的应用，包括其基本原理以及在三电平三相桥式逆变器中的具体实现方法和优点；第四部分将着重讨论三电平三相桥式逆变器的特点，并与其他类型逆变器进行比较；最后一部分是结论，对前文所述内容进行总结归纳，并展望未来该领域的发展方向。

1.3 目的本文旨在深入探讨SVPWM控制方式在三电平三相桥式逆变器中的应用，并分析该控制方式的优点和适用性。

通过全面介绍和剖析，读者可以对SVPWM控制方式有一个清晰的认识，并了解其在三电平三相桥式逆变器中实际应用的效果与意义。

同时，本文还致力于为读者提供一个全面、系统且易于理解的资料，以便进一步研究和应用相关领域的技术。

(以上内容均为草稿，仅供参考)2. 正文电力电子技术在现代电力供应系统中发挥着重要的作用。

逆变器是一种将直流电转换为交流电的设备，广泛应用于工业控制、风能和太阳能发电系统等领域。

而三电平三相桥式逆变器是逆变器中一种常见且性能优越的拓扑结构。

三电平三相桥式逆变器采用了多级拓扑结构，通过控制开关管的导通与截止，可以实现对输出交流波形的精确控制。

在传统的两电平逆变器中，只能产生两个电平的交流输出；而在三电平逆变器中，通过合理选择开关管的组合方式，可以产生三个不同高度的输出电平。

这使得三相桥式逆变器具备更好的输出波形质量，并提供了更宽广阶梯数模拟交流信号。

而在控制方法方面，空间矢量脉宽调制（SVPWM）被广泛应用于三电平三相桥式逆变器中。

NPC型三电平逆变器SVPWM控制研究与仿真肖潇;宋平岗;喻冲【摘要】多电平逆变器通过对直流侧的分压和开关状态的不同组合,实现多电平阶梯波输出电压,能有效地提高逆变器系统容量和耐压水平,减小输出电压谐波和开关损耗.三电平逆变器以其优越的性能已逐步成为了大容量,高电压电机调速的主要实现方式之一.以二极管箝位型(NPC)为研究对象.分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制三电平逆变器的算法原理,最后给出了用MATLAB仿真的仿真结果.%Through separating pressure of de and different combination of switch state, multi-level inverter realizes multi-level ladder wave output voltage, which can effectively improve capacity and voltage pressure levels of inverters, and reduce the output voltage harmonic and switching losses. Adopting NPC as research object,this paper analyzes the algorithm principle of SVPWM, and finally presents the simulation results of MATLAB.【期刊名称】《华东交通大学学报》【年(卷),期】2011(028)001【总页数】5页(P68-72)【关键词】三电平;NPC;SVPWM;MATLAB【作者】肖潇;宋平岗;喻冲【作者单位】华东交通大学电气与电子工程学院,江西,南昌,330013;华东交通大学电气与电子工程学院,江西,南昌,330013;华东交通大学电气与电子工程学院,江西,南昌,330013【正文语种】中文【中图分类】TM464二极管三电平逆变器在中高压交流电机传动，电网无功补偿等多个领域具有广泛的应用。

SVPWM控制算法在光伏三相并网逆变器中的研究摘要对光伏发电三相并网逆变器系统常用的几种电路拓扑结构进行分析，并比较其优缺点。

在此基础上，确定本论文所研究的三相并网逆变器的拓扑结构—两级式光伏并网逆变器(其中，Boost升压变换电路是前级DC-DC变换器较为理想的选择，后级DC-AC逆变器通常采用全桥逆变电路)，并分别对两级电路的工作原理进行了分析。

本文所采用的SVPWM (Space Vector Pulse Width Modul,空间电压矢量脉宽调制)控制策略。

若在该算法基本原理的基础上直接进行公式的推导和计算，将会增加控制器的设计的难度。

关键字: 三相并网逆变器；SVPWM法1并网逆变器结构的设计与分析1.1 光伏并网发电系统的基本结构图1所示为太阳能光伏并网发电系统的基本结构，其主要由太阳能电池方阵、DC/DC变换电路和DC/AC逆变电路、控制和保护电路、电网等组成。

图1太阳能光伏并网发电系统从图1中可知，在整个光伏发电系统中，光伏阵列只有通过并网逆变器才能和电网相连，逆变器的主要功能就是把光伏阵列输出的直流电转换为符合电网技术性能指标的交流电能并传送给电网[9-11]。

并网逆变系统中的DC/DC变换器用来实现直流电压的升压功能，DC/AC逆变器将升压后的直流电逆变为与电网电压同步的交流电，并将电能馈送到电网。

在整个光伏并网系统中，并网逆变器性能的优良是决定其是否能够安全、可靠、稳定、高效运行的主要因素，同时也对整个系统的使用寿命有较大的影响。

1.2 并网逆变器的拓扑选择在整个光伏发电系统中，并网逆变器是将光伏阵列和电网连接在一起的关键环节。

图2三相组合式逆变器电路结构该电路具有结构相对简单、功率开关数目应用较少、容易控制、其电压应力较小等优点，但该电路自平衡能力较弱。

逆变电路是并网发电系统中不可或缺的一部分，光伏发电三相并网逆变器的负载为公共电网，一般将其看成为一个理想的三相平衡负载。

三电平光伏并网逆变器 SHEPWM 优化控制方法胡存刚;胡军;马大俊;王群京;罗方林【摘要】提高输出电能质量、抑制共模电压和减小电磁干扰对提高光伏并网逆变器的性能具有重要研究意义。

以三电平有源中点钳位型（3L-ANPC）光伏并网逆变器为研究对象，将特定谐波消除脉宽调制（ SHEPWM ）的三相输出波形视为空间状态矢量，分析SHEPWM对应的各开关状态矢量产生的共模电压幅值及其对中点电压的影响，从而提出一种改进的SHEPWM控制策略，在降低并网逆变器输出共模电压的同时，有效地控制了3 L-ANPC光伏并网逆变器的中点电压平衡。

最后通过仿真和实验验证了控制策略的有效性。

%It is important to improve output power quality , suppress common-mode voltage ( CMV ) and reduce electromagnetic interference for photovoltaic grid-connected inverter .An improved selective har-monics elimination pulse width modulation ( SHEPWM) for three-level active neutral point clamped (3L-ANPC) was proposed .In this strategy , the three-phase waveforms of SHEPWM was regarded as the space state vectors.The three-phase states of SHEPWM have different effects on the CMV and the neutral-point potential ( NP) .In the condition of keeping the NP balancing , the CMV of 3L-ANPC inverter is effec-tively reduced .The simulation and experimental results are provided to verify the effectiveness of the pro-posed control strategy .【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2016(020)007【总页数】8页(P74-81)【关键词】光伏并网逆变器;有源中点钳位;特定谐波消除;共模电压;中点电压【作者】胡存刚;胡军;马大俊;王群京;罗方林【作者单位】安徽大学电气工程与自动化学院，安徽合肥230601; 安徽大学工业节电与电能质量控制协同创新中心，安徽合肥230601; 安徽大学教育部电能质量工程研究中心，安徽合肥230601;安徽大学电气工程与自动化学院，安徽合肥230601;安徽大学电气工程与自动化学院，安徽合肥230601;安徽大学电气工程与自动化学院，安徽合肥230601; 安徽大学工业节电与电能质量控制协同创新中心，安徽合肥230601; 安徽大学教育部电能质量工程研究中心，安徽合肥230601;安徽大学电气工程与自动化学院，安徽合肥230601; 南洋理工大学电气电子工程学院，新加坡639798【正文语种】中文【中图分类】TM464;TM615光伏并网逆变器是将光伏阵列输出的直流电转化成符合电网要求的交流电并输入电网的设备，是光伏并网发电系统能量转换和控制的核心。

三电平逆变器共模电压分析与抑制高芳;高锐【摘要】为抑制三电平逆变器共模电压,以二极管钳位式拓扑为例,分析其共模电压产生机理并提出一种抑制共模电压的简化三电平5段式空间矢量脉宽调制算法.该算法通过选取输出共模电压幅值小的基本电压矢量参与调制来抑制共模电压.仿真和实验结果表明,所提算法将共模电压最大幅值抑制到Vdc/6,比传统一般算法、抑制共模电压的7段式、7段式算法分别减少2/3,1/2,0,且可以克服上述3种算法输出共模电压幅值随其调制度变化而变化的缺点.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2015(041)012【总页数】5页(P106-110)【关键词】二极管钳位式三电平逆变器;空间矢量脉宽调制;共模电压;5段式算法【作者】高芳;高锐【作者单位】长春职业技术学院工程技术分院,吉林长春130033;长春职业技术学院工程技术分院,吉林长春130033【正文语种】中文在大功率传动系统中，电动机负载中性点会产生共模电压，由于设备对地寄生电容的作用，会有共模电流产生。

过高的共模电压和共模电流会对其他设备产生电磁干扰，使电机轴承老化甚至烧毁。

目前，抑制共模电压的方法主要有：1）在逆变器输出端添加无源或有源滤波器[1-5]；2）改进控制策略[6-12]。

通过改进控制策略来抑制共模电压的方法简单，无需增加硬件设备的投资，具有较好的经济效益。

空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation，SVPWM）把逆变器和交流电动机视为一体，以圆形旋转磁场为目标来控制逆变器工作。

与经典的正弦脉宽调制相比，具有直流电压利用率高，易于数字化实现，电动机转矩脉动小，谐波含量少等优点。

此处针对传统三电平SVPWM算法计算量大、实时性差的缺点，基于直角坐标系，提出一种三电平SVPWM简化算法，基于该简化算法设计了一种5段式共模电压抑制方法。

该方法可以将三电平逆变器共模电压最大幅值始终抑制在直流电压源电压的1/6且不受调制度变化的影响。