改善共模電壓和中點電位的虛擬SVPWM策略

任 嬌，付光杰

(1. 四川城市職業學院 智能制造與交通學院， 成都 610000；2. 東北石油大學電氣信息工程學院，黑龍江 大慶 163318)

中性點箝位式(neutral point clamped, NPC)三電平逆變器因其較好的諧波輸出特性、低電壓變化率以及相較于更高電平而言較小的計算復雜度而被廣泛應用于電驅、光伏并網系統中[1]。但是，多電平逆變器中存在較大的共模電壓(common-mode voltage，CMV)[2]。在電驅系統中，幅值過大的共模電壓往往伴隨著較大的電壓變化率，不僅將導致軸承故障進而影響電機的使用壽命[3]，還帶來電磁干擾問題[4]。此外，NPC三電平還存在直流側中點電位(neutral-point potential，NPP)偏移的問題，當中點電位發生偏移時會導致逆變器開關管無法均勻分擔母線電壓，易出現開關管兩端過壓的情況，將大大減少開關管的使用壽命；同時中點電位波動還會影響逆變器的輸出性能，增加輸出電壓、電流的諧波畸變率，降低輸出波形質量。因此，共模電壓和中點電位偏移成為NPC逆變器著重優化的熱點[5]。

在針對降低共模電壓的研究中，文獻[6]詳細闡述了減小共模電壓幅度及其快速變化的技術，但該方案引入了硬件設施，增加了系統的體積和成本；Jun等[7]通過優化脈寬調制(pulse width modulation，PWM)策略降低共模電壓負面影響，該方法成本低且方法更加靈活；郭磊磊等[8]針對共模電壓尖峰的特性調整開關管的動作時間降低共模電壓，但是增加了計算復雜度。這些研究沒有在降低共模電壓的同時兼顧改善NPC逆變器的中點電位性能。馬星河等[5]通過優化虛擬空間矢量實現共模電壓和中點電位的平衡控制，該方法雖然能達到零共模電壓但中點電位波動的消除效果并不理想；……