本實用新型涉及三相H橋零序分量抑制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三相H橋零序分量抑制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

三相H橋拓?fù)淙鐖D1a和圖1b所示，該拓?fù)涫峭ㄟ^三個單相H橋組成三相變換器，其輸出功率密度高，易于實現(xiàn)多電平調(diào)制，所以多電平變換器中普遍采用該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。由于該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的三相輸出電流之間沒有功率耦合，每相H橋的兩個橋臂相互形成電流回路，所以該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變換器的后級需要三相六抽頭式變壓器與其相連接。目前，現(xiàn)有技術(shù)中所采用的變壓器有兩種：

1.變壓器采用由三個獨立的單相變壓器所組成的三相變壓器組，三相H橋采用單極性或雙極性PWM調(diào)制方式，變壓器通過單相獨立的磁路對零序電流進(jìn)行抑制，但是該種變壓器體積較大、成本相對較高。

2.為了降低變壓器成本，在系統(tǒng)中變壓器采用共鐵芯的三相芯型變壓器，三相H橋采用單極性或雙極性PWM調(diào)制方式，但是變換器的輸出電壓中包含有較高的零序分量，并且在調(diào)制過程中所產(chǎn)生的零序電壓會在三相芯型變壓器的繞組上形成閉合回路，從而產(chǎn)生零序電流，零序電流不僅導(dǎo)致三相H橋輸出電流THD特性變差，而且零序電流會在變壓器中產(chǎn)生零序磁通，該磁通會導(dǎo)致變壓器發(fā)熱嚴(yán)重。由于三相H橋中每相H橋獨立形成電流回路，所以三相H橋不具備零序電流的抑制能力，所該種結(jié)構(gòu)無法抑制零序分量。

所以以上兩種方式均存在一定的不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的分離效果差的問題，本實用新型的目的在于提供一種三相H橋零序分量抑制系統(tǒng)，有效的抑制了三相H橋的PWM零序分量，無需進(jìn)行硬件變更，易于實現(xiàn)；大幅度降低了變壓器成本。

為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種三相H橋零序分量抑制系統(tǒng)，包括位于系統(tǒng)的輸入端，給直流側(cè)提供母線支撐電壓的直流母線支撐模塊，直流母線支撐模塊的輸出端連接將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的三相H橋DC/AC變換模塊，三相H橋DC/AC變換模塊的輸出端連接有對變換器的交流輸出進(jìn)行濾波的三相濾波模塊，三相濾波模塊的輸出端連接變壓器模塊，三相濾波模塊將變換器輸出的電壓升壓后并入電網(wǎng)。

所述三相H橋DC/AC變換模塊由三個單相H橋組成。

所述三相濾波模塊，由三組LCL濾波單元組成，每組LCL濾波單元是由三相H橋DC/AC變換模塊每一相的兩個橋臂的交流輸出端分別連接一電抗器L，然后兩個橋臂所連接電抗器L的輸出端之間連接一AC電容器C,AC電容器C串聯(lián)在兩個橋臂的電抗器輸出端之間，組成一相交流輸出側(cè)的LCL濾波器，其它各相的LCL濾波器的接法相同。

所述變壓器模塊采用共鐵芯的三相芯型變壓器，該變壓器的鐵芯集成了三個磁柱，三相繞組分別繞在變壓器鐵芯的三個磁柱上，三相磁路相互耦合；共鐵芯的三相芯型變壓器的原邊繞組形成A、X、B、Y、C、Z六個抽頭，與前級三相濾波模塊的輸出端依次連接，變壓器的副邊有三個繞組輸出。

所述三個單相H橋每個橋臂均采用NPC型三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

所述三相H橋DC/AC變換模塊三相H橋的六個橋臂A、X、B、Y、C、Z六相的尾首相連，采用“虛擬角接”的三相H橋PWM調(diào)制結(jié)構(gòu)，通過對三相H 橋中各橋臂中開關(guān)管的控制，即，X、B相共用一個調(diào)制波，Y、C相共用一個調(diào)制波，Z、A相共用一個調(diào)制波，使得三相H橋的六個橋臂形成“△”連接，該連接方式會使得零序電流形成環(huán)流而無法流出，從而有效的抑制了零序分量的產(chǎn)生。

A相與X相調(diào)制波互差120度，B相與Y相調(diào)制波互差120度，C相與Z相調(diào)制波互差120度,且A、B、C三相調(diào)制波互差120度，X、Y、Z三相調(diào)制波互差120度。

本實用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：

1、通過本實用新型系統(tǒng)有效的抑制了三相H橋的PWM零序分量，無需進(jìn)行硬件變更，易于實現(xiàn)。

2、本實用新型系統(tǒng)將三相芯型變壓器應(yīng)用于了三相H橋系統(tǒng)，大幅度降低了變壓器成本。

附圖說明

圖1a為現(xiàn)有兩電平半橋式三相H橋電路圖。

圖1b為現(xiàn)有三電平半橋式三相H橋電路圖。

圖2為本實用新型系統(tǒng)框圖。

圖3為本實用新型系統(tǒng)電路圖。

圖4為虛擬角接調(diào)制方法調(diào)制波分配。

圖5為虛擬角接調(diào)制方法原理示意圖。

圖6為虛擬角接后三相H橋拓?fù)涞刃Ｐ汀?/p>

圖7為虛擬角接策略下三相H橋控制流程圖。

圖8為AX相輸出電壓疊加波形。

圖9為AX、BY、CZ三相輸出PWM波形。

圖10為三相H橋零序電壓波形。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖及具體實施例，對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖2所示，本實用新型一種三相H橋零序分量抑制系統(tǒng)，包括位于系統(tǒng)的輸入端，給直流側(cè)提供母線支撐電壓的直流母線支撐模塊，直流母線支撐模塊的輸出端連接將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的三相H橋DC/AC變換模塊，三相H橋DC/AC變換模塊的輸出端連接有對變換器的交流輸出進(jìn)行濾波的三相濾波模塊，三相濾波模塊的輸出端連接變壓器模塊，三相濾波模塊將變換器輸出的電壓升壓后并入電網(wǎng)。

如圖3所示，所述直流母線支撐模塊是由多個電容并聯(lián)接入系統(tǒng)的輸入端，給系統(tǒng)的直流側(cè)提供母線支撐電壓。所述三相H橋DC/AC變換模塊由三個單相H橋組成，并且每個橋臂均采用NPC型三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；所述三相濾波模塊，由三組LCL濾波單元組成，每組LCL濾波單元是由三相H橋DC/AC變換模塊每一相的兩個橋臂的交流輸出端分別連接一電抗器L，然后兩個橋臂所連接電抗器L的輸出端之間連接一AC電容器C,AC電容器C串聯(lián)在兩個橋臂的電抗器輸出端之間，組成一相交流輸出側(cè)的LCL濾波器，其它各相的LCL濾波器的接法相同；所述變壓器模塊采用共鐵芯的三相芯型變壓器，該變壓器的鐵芯集成了三個磁柱，三相繞組分別繞在變壓器鐵芯的三個磁柱上，三相磁路相互耦合；共鐵芯的三相芯型變壓器的原邊繞組形成A、X、B、Y、C、Z六個抽頭，與前級三相濾波模塊的輸出端依次連接，變壓器的副邊有三個繞組輸出。

本實用新型三相H橋零序分量抑制系統(tǒng)的零序分量抑制方法，將所述三 相H橋DC/AC變換模塊三相H橋的六個橋臂A、X、B、Y、C、Z六相的尾首相連，采用“虛擬角接”的三相H橋PWM調(diào)制結(jié)構(gòu)，通過對三相H橋中各橋臂中開關(guān)管的控制，即，X、B相共用一個調(diào)制波，Y、C相共用一個調(diào)制波，Z、A相共用一個調(diào)制波，使得三相H橋的六個橋臂形成“△”連接，該連接方式會使得零序電流形成環(huán)流而無法流出，從而有效的抑制了零序分量的產(chǎn)生。

AXBYCZ六相調(diào)制波的具體關(guān)系如圖4所示，第一格為AX相調(diào)制波，A相與X相調(diào)制波互差120度；第二格為BY相調(diào)制波，B相與Y相調(diào)制波互差120度；第三格為CZ相調(diào)制波，C相與Z相調(diào)制波互差120度,且A、B、C三相調(diào)制波互差120度，X、Y、Z三相調(diào)制波互差120度。

圖4所示的調(diào)制波關(guān)系，采用圖5的圖形化關(guān)系進(jìn)行表達(dá)。由圖5可見，三相H橋系統(tǒng)中，A相橋臂采用fa調(diào)制波，X相橋臂采用fb調(diào)制波，B相橋臂采用fb調(diào)制波，Y相橋臂采用fc調(diào)制波，C相橋臂采用fc調(diào)制波，Z相橋臂采用fa調(diào)制波。fa、fb、fc三個調(diào)制波在AXBYCZ六相橋臂上輪換使用兩次，最終六相輸出電平之和恒為零，這就保證了三相H橋系統(tǒng)輸出零序分量恒為零。

通過物理器件的等效，圖5所示的發(fā)波方式可用圖6所示的模型表達(dá)，由模型可見，通過圖5的調(diào)制方式，最終將三相H橋接六抽頭式芯型變壓器的系統(tǒng)等效為了Uax、Uby、Ucz三個“Y”接電壓源后接“△”型聯(lián)接變壓。眾所都知“△”接法的存在會使得零序電流形成環(huán)流而無法流出。

如圖7所示，在虛擬角接調(diào)制策略下，三相H橋仍然采用DQ分解控制方案，采集交流電壓進(jìn)行鎖相，將采集到的三相電流進(jìn)行3/2變換后在DQ坐標(biāo)系下進(jìn)行控制，隨后對控制量進(jìn)行2/3變換，對2/3變換的輸出三相控制量按照虛擬角接原則進(jìn)行調(diào)制波分配，分別作為六個橋臂的調(diào)制波，最后進(jìn)行 spwm調(diào)制。

圖8為按照虛擬角接方法進(jìn)行調(diào)制后AX相輸出PWM電壓的疊加過程，其中第一格為A相橋臂輸出PWM波，第二格為X相橋臂輸出PWM波，第三格為AX相合成后的相電壓輸出PWM波形。

圖9為按照虛擬角接方式進(jìn)行調(diào)制后AX、BY、CZ三相輸出PWM電壓波形，可見虛擬角接調(diào)制方式?jīng)]有影響三相H橋的輸出電平特性。

圖10為采用虛擬角接調(diào)制方式后的三相H橋輸出零序電壓波形，可見，零序電壓已經(jīng)完全被抑制掉。

本實用新型的虛擬角接調(diào)制策略除應(yīng)用于NPC型三相H橋拓?fù)?，其同樣適用于兩電平半橋式三相H橋系統(tǒng)以及其他具有三相H橋基本形式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。