1概述目前，變頻調(diào)速已廣泛應(yīng)用于包括工業(yè)領(lǐng)域在內(nèi)的許多行業(yè)中。在這些調(diào)速系統(tǒng)中，利用交-直-交變換結(jié)構(gòu)，可將幅值和頻率固定的三相電壓轉(zhuǎn)換為電壓可調(diào)、頻率可調(diào)的三相輸出，去驅(qū)動三相異步電機。在該變換過程中，需要采用電力電子開關(guān)器件，例如在整流橋和逆變橋中。然而，開關(guān)過程往往會導致電機端電壓存在零序分量，即共模電壓，在設(shè)計變頻電機時必須加以考慮。

　　首先描述了共模電壓產(chǎn)生的定義，并對不同拓撲變頻器，包括兩電平電壓型變頻器（VoltageSource Inverter，CSI）以及多電平結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的共模電壓幅值進行了定量分析和對比。接著，分別對電壓型和電流型變頻器中的共模電壓進行了仿真和比較。除了不同工作點的影響之外，還分析了其它一些實際因素的影響，如系統(tǒng)對地的寄生電容，系統(tǒng)的接地方式向為高壓變頻器。

　　等等。比較后，簡單論述了減小共模電壓的幾種典型方法，并給出了仿真和試驗結(jié)果。

　　2共模電壓！CM的描述示出VSI和CSI框圖，圖中整流橋可以是二極管不控整流，也可以是晶閘管整流或電壓/電流型PWM可控整流等結(jié)構(gòu)；電機側(cè)逆變橋可以是普通兩電平VSI，CSI及多電平變頻器等不同拓撲結(jié)構(gòu)。為簡單起見，在圖中未畫出輸入和輸出濾波器。

　　圖中Cd直流母線電容Ld電感Rd虛擬電阻*逆變橋輸出三相電壓的公共點系統(tǒng)接地點，所有的變壓器次級繞組通過相等的小電容連接到％省去；而CSI與此剛好相反，Ld="，Cd=0.Rd在實際系統(tǒng)中可以不存在，在此只是為了便于得到直流側(cè)的中點電壓u%而設(shè)。實際系統(tǒng)中，如果Cd由兩組電容電力電子技術(shù)大功率變頻器中的共模電壓及其消除方法衛(wèi)三民吳斌2，蘇位峰宇文博1整流橋逆變橋電力電子技術(shù)并聯(lián)后再串聯(lián)連接，其中間連接點的電位與此等同。

　　相對于地點，可得直流側(cè)中點電壓為：相對于U"%，可由下式計算得到電機中性點電因此，電機中性點對地總共模電壓為：由上式可見，系統(tǒng)總共模電壓Ucm由整流橋和逆變橋共同產(chǎn)生。電機*相對地電壓則為：U*%即為電機相電壓U*）與u　　下節(jié)將討論用于交流調(diào)速的不同變流器拓撲結(jié)構(gòu)的共模電壓問題。除特別注明外，文中所有參數(shù)均以標幺值（pu）形式給出。其中，將相對電機中性點的線電壓有效值取為額定電壓。頻率基值為60Hz，為了清楚顯示共模電壓幅值中的脈動頻率，變頻器的輸出頻率設(shè)定為57.7Hz. 3電壓型變頻器的共模電壓本節(jié)研宄不同結(jié)構(gòu)電壓型變頻器產(chǎn)生的共模電壓。示出采用二極管不控整流、逆變橋采用SPWM的VSI系統(tǒng)的共模電壓典型波形。可以看出，U）z中包含類似輸出電壓PWM波形，且幅值比uz%大很多。其電壓變化率du/d+由開關(guān)器件的開通和關(guān)斷時間決定。由于整流橋為二極管不控整流方式，Uz%幅值較小，頻率為基頻的3倍。

　　兩電平VSI驅(qū)動系統(tǒng)中的共模電壓示出接地系統(tǒng)中的三電平中點箝位式（NPC）變頻器共模電壓波形。該系統(tǒng)采用了移相PWM方案，每個器件的開關(guān)頻率為0.75kHz，而逆變橋的等效開關(guān)頻率為1.5kHz.其Uz%和U）z與前述兩電平拓撲的結(jié)果相似，只是U）%幅值稍小一些，因為NPC逆變橋的一個電平僅為直流母線電壓的1/2，使得電壓跳變較小。在器件開關(guān)速度相同的情況下，du/d+也相應(yīng)降低。總之，輸出電壓基波相同時，NPC結(jié)構(gòu)的變頻器產(chǎn)生的共模電壓比兩電平VSI的小。

　　（a）逆變橋共模電壓（b）電機共模電壓三電平NPC變頻器驅(qū)動系統(tǒng)中的共模電壓示出串聯(lián)H橋式七電平變頻器的共模電壓仿真波形Np.需要指出的是，該拓撲結(jié)構(gòu)需要隔離變壓器，因此這里給出的結(jié)果未與接地系統(tǒng)中的其他拓撲結(jié)構(gòu)進行比較。盡管該系統(tǒng)中Uz%和U）z的計算公式與超調(diào)量很小且動態(tài)響應(yīng)快，穩(wěn)態(tài)運行時轉(zhuǎn)速無靜差。

　　帶電機負載時，三電平逆變器輸出標準的正弦電流波形，電流諧波含量少，波形畸變小；輸出電壓波形為標準三電平波形，比兩電平更接近正弦，因加了中點平衡控制，輸出波形良好，無中點電位漂移。

　　6結(jié)論本文首先分析了三電平逆變器SVPWM調(diào)制原理，采用一種改進的控制算法，基于DSP實現(xiàn)了三電平逆變器空間矢量控制。實驗結(jié)果證明了理論的正確性。在此基礎(chǔ)上，對永磁同步電機矢量控制原理和實現(xiàn)方法進行了研宄，并研宄了一種基于4組三電平逆變器的12相永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。該方案設(shè)計容量為10kVA.隨著我國航海事業(yè)現(xiàn)代化的要求，綜合電力推進系統(tǒng)的應(yīng)用已是大勢所趨，多相永磁同步電機調(diào)速作為電力推進系統(tǒng)的核心，將會得到深入的研宄。