二極管箝位三電平逆變器共模電壓抑制技術

呂佃順 ，許洪華

（1.中國科學院 電工研究所，北京 100190；2.中國科學院大學，北京 100049；3.科諾偉業風能設備（北京）有限公司，北京 100083）

0 引言

隨著能源和環境問題的突出，世界各國正在把更多目光投向可再生能源，其中風力發電已經成為目前最具規模化開發條件和商業化發展前景的可再生能源發電方式。在風力發電中，需要脈寬調制（PWM）變頻器對電能進行處理，其中由二極管箝位三電平逆變器組成的四象限變流器具有能量轉換效率高、控制相對簡單、du/dt低等優點，因而被廣泛采用，但是在其應用過程中存在一些負面效應［1-2］，典型問題為逆變器產生的高頻共模電壓。

高頻共模電壓會在發電機轉軸上感應出高頻軸電壓進而形成軸電流，腐蝕發電機軸承；高頻共模電壓與發電機繞組寄生電容相互作用，降低繞組對地絕緣；同時高頻共模電壓產生很強的電磁干擾，影響其他控制系統和電子設備的正常運行［3-4］。隨著電壓的升高，電力設備可供設計的電壓裕量越來越小，考慮到多電平結構是實現高電壓的典型途徑，研究多電平PWM逆變器輸出共模電壓抑制技術具有重要的理論意義和實用價值。文獻［5］對二極管箝位三電平控制技術進行了論述，本文稱為經典控制策略；文獻［6］采用前饋有源濾波器結構消除逆變器輸出共模電壓的負面作用；文獻［7］通過軟件優化PWM策略方式，將兩電平逆變器輸出共模電壓降低為原來的1/3。文獻［8-9］提出軟件優化PWM策略實現三電平逆變器共模電壓部分降低或完全消除，指出部分降低策略綜合指標最優，但未考慮到中點電壓控制；……