基于临近三矢量的Z源逆变器共模电压抑制PWM方法

本文介绍了一种针对两电平Z源逆变器的抑制共模电压的脉宽调制(PWM)方法，这种方法基于临近三矢量脉宽调制原理。在传统的空间矢量PWM中，虽然能提供理想的正弦交流输出，但不能有效消除共模电压问题。共模电压随着逆变器开关频率的提高对电机系统的影响日益显著，因此解决这一问题是研究和应用的重点。 传统的处理共模电压的方法包括硬件和软件两种。硬件方法主要通过在逆变器输出端增加滤波器或采用新型主电路拓扑如四相和双桥逆变器，以减少共模电压。然而，这些方法增加了设备尺寸和复杂性，可能影响系统的可靠性和成本。另一方面，软件方法如RCMV-PWM通过调整控制策略来降低共模电压，这种无须更改主电路结构的方式在成本、设计和可靠性上更具优势。 本文提出的调制方法特别针对Z源逆变器设计，Z源逆变器是一种具有降压/升压功能的新型拓扑，它利用直通状态时电感限制放电电流，保护了器件，并能在直流侧实现升压。然而，Z源逆变器同样面临输出共模电压高的问题。作者提出的新方法通过比较两条调制波信号与一条载波信号，生成控制信号，精确控制每相桥臂上下两个开关管的工作，从而有效地抑制共模电压。这种方法的最大优点是理论上不存在调制比使用限制，并且通过仿真和实验验证，能够将Z源逆变器的输出共模电压限制在输入电压峰值的1/3，同时保持输出电压的高精度，无低次谐波畸变。 总结来说，本文的贡献在于提供了一种有效的抑制Z源逆变器共模电压的PWM策略，这不仅提高了系统的性能，还简化了控制系统设计，具有潜在的实际应用价值。这对于电力自动化设备尤其是电机驱动系统的设计优化具有重要意义。