五相雙級矩陣變換器共模電壓的抑制策略

王汝田，趙艷鋒，母興軍，王 雪，劉 闖

(東北電力大學 電氣工程學院，吉林 吉林 132012)

0 引言

近十幾年來，多相電機得到了廣泛應用[1-3]，而驅動多相電機的多相矩陣變換器也得到了廣大學者的關注和研究。五相矩陣變換器作為最具代表性的一種，逐漸得到了國外學者的廣泛關注，而國內對五相矩陣變換器的研究相對較晚。五相雙級矩陣變換器是由三相整流器(整流級)和五相逆變器(逆變級)級聯而成的一種新型交交變換器，它與五相矩陣變換器具有相似的特點，如輸入和輸出為正弦對稱波形、能量可雙向流通、無中間直流環節以及最大電壓傳輸比為0.788 6等[4-7]，其優良的特性符合風力發電系統等應用的要求[8]。此外，五相雙級矩陣變換器還具有一些其他特點，如整流級可實現零電流換流、功率開關總數目較少、可在非正常狀態下運行等[6,9]。

矩陣變換器中含有電力電子功率器件，當采用空間矢量調制時，由于其功率開關通常工作在高頻狀態，故輸出電壓波形均為高頻狀態下的脈沖波。共模電壓為矩陣變換器輸出電壓的共模成分，作用在感應電機的中性點處。因此，共模電壓波形也為高頻的脈沖波[10]。當功率開關在高頻狀態下切換時，共模電壓會出現較高的電壓變化率(dv/dt)，會對感應電機的驅動系統產生強烈的沖擊，并激勵系統的雜散和耦合電容產生共模漏電流，該電流通過大地流入電網時，便會產生較大的共模電磁干擾(EMI)[11-13]。此外，共模電壓還會通過電機的定子、轉子、氣隙及大地之間的分布電容，在轉軸和定子之間形成軸電壓，當軸電壓通過軸承油膜時，便會形成軸電流，從而引起電機軸承的損壞[14-15]。……