功率变换系统及其共模电压抑制方法与流程

本发明涉及一种功率变换系统，具体地说，涉及一种能够减小共模电压的功率变换系统及共模电压的抑制方法。

背景技术：

电压源型变频器系统输出电压的谐波含量较少、输出容量大，适用于中高电压场合，且已经在现代工业场合中得到广泛的应用。相较于级联型高压通用变频器系统而言，在同样的输入、输出电压等级下，电压源型变频器系统的电压跳变要更高，因此，电压源型变频器系统的共模电压也会越严重。电压源型变频器系统中的共模电压通过电机定子与转子之间的耦合电容产生对地电流或电机轴承电流，而较大的轴承电流很可能会影响电机的使用寿命，与此同时，还可能导致电网对地的电压升高，从而影响到其它设备的运行。鉴于共模电压的危害，如何减小变频器系统的共模电压，便成为了工业界及高校着重研究的问题。消除电压源型变频器系统的共模电压，传统的做法是提高隔离变压器的耐压能力让其来承受共模电压，使隔离变压器的体积增大，成本变高，也使得电压源型变频器系统效率变低，功率密度变小以及可靠性降低等。

在现代工业应用场合之中，为了削弱共模电压给电压源型变频器系统所带来的严重危害，研究应用于电压源型变频器系统中的无源共模电压滤波器以及共模电压的抑制方法来抑制共模电压对电压源型变频器系统造成的影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种功率变换系统，其中，所述功率

变换系统包含：

网侧变换器；

机侧变换器；

母线电容，母线电容电性连接于所述网侧变换器和所述机侧变换器之间；

第一电抗器，包括第一端和第二端，所述第一电抗器的所述第一端电性连接于所述机侧变换器；

第二电抗器，包括第一端和第二端，所述第二电抗器的所述第一端电性连接于所述第一电抗器的所述第二端，所述第二电抗器的所述第二端电性连接于电机；以及

第三电抗器，包括第一端和第二端，所述第三电抗器的所述第一端电性连接于电网，所述第三电抗器的所述第二端电性连接于所述网侧变换器。

上述的功率变换系统，其中，还包括第一滤波网络，包括第一端和第二端，所述第一滤波网络的所述第一端电性连接所述电网和所述第三电抗器的所述第一端。

上述的功率变换系统，其中，还包括第二滤波网络，包括第一端和第二端，所述第二滤波网络的所述第一端电性连接于所述第二电抗器的所述第二端和所述电机。

上述的功率变换系统，其中，所述第一滤波网络的所述第二端与所述第二滤波网络的第二端电性连接。

上述的功率变换系统，其中，还包括具有第一端和第二端的第一电容，所述第一电容的所述第一端与所述第一滤波网络的所述第二端与所述第二滤波网络的第二端电性连接，所述第一电容的所述第二端接地。

上述的功率变换系统，其中，还包括电阻，电阻并联连接在所述第一电容的所述第一端和所述第二端。

上述的功率变换系统，其中，还包括具有第一端和第二端的第二电容，所述第二电容的所述第一端电性连接于所述电机，所述第二电容的所述第二端接地。

上述的功率变换系统，其中，所述机侧变换器和所述网侧变换器为电压源型三电平电路或电压源型五电平电路。

上述的功率变换系统，其中，还包含控制装置，电性连接于所述网侧变换器和所述机侧变换器，所述控制装置在第一电压的基础上注入第一共模电压，以输出第一控制信号，所述控制装置在第二电压的基础上注入第二共模电压，以输出第二控制信号，用以减少所述功率变换系统的共模电压。

上述的功率变换系统，其中，所述控制装置包含：

电压控制模块，输出所述第一电压及所述第二电压；

共模电压控制模块，接收所述第一电压，并在所述第一电压基础上注入所述第一共模电压以输出第一整流电压控制信号；且接收所述第二电压，并在所述第二电压基础上注入所述第二共模电压以输出第一逆变电压控制信号；

控制信号产生模块，接收所述第一整流电压控制信号和所述第一逆变电压控制信号，并分别将所述第一整流电压控制信号和所述第一逆变电压控制信号与第一载波信号和第二载波信号进行比较，以产生对应的所述第一控制信号和所述第二控制信号。

上述的功率变换系统，其中，所述第一载波信号和所述第二载波信号同步且相位相同。

上述的功率变换系统，其中，所述电压控制模块包括第一电压控制单元和第二电压控制单元；所述第一电压控制单元接收所述电网的电压、电流和母线电容的电压，以输出所述第一电压；所述第二电压控制单元接收所述机侧变换器的输出电流或所述电机的转速给定值或所述电机转速的测量值或所述电机的输入电压，以输出所述第二电压。

上述的功率变换系统，其中，所述共模电压控制模块包括第一共模电压注入单元、第二共模电压注入单元、第二时间限制计算单元和第二时间处理单元；所述第一共模电压注入单元接收所述第一电压，并在所述第一电压基础上注入所述第一共模电压以输出所述第一整流电压控制信号；所述第二共模电压注入单元接收所述第二电压，并在所述第二电压基础上注入所述第二共模电压以输出第二逆变电压控制信号；所述第二时间限制计算单元接收所述第一整流电压控制信号，计算输出所述机侧变换器的冗余矢量作用时间的限制值；所述第二时间处理单元接收所述限制值和第二逆变电压控制信号并调节所述机侧变换器的冗余矢量作用时间，以输出所述第一逆变电压控制信号。

上述的功率变换系统，其中，所述共模电压控制模块包括第一共模电压注入单元、第二共模电压注入单元、第一时间限制计算单元和第一时间处理单元；所述第一共模电压注入单元接收所述第一电压，并在所述第一电压基础上注入所述第一共模电压以输出所述第二整流电压控制信号；所述第二共模电压注入单元接收所述第二电压，并在所述第二电压基础上注入所述第二共模电压以输出第一逆变电压控制信号；所述第一时间限制计算单元接收所述第一逆变电压控制信号，计算输出所述网侧变换器的冗余矢量作用时间的限制值；所述第一时间处理单元接收所述限制值和第二整流电压控制信号并调节所述网侧变换器的冗余矢量作用时间，以输出所述第一整流电压控制信号。

上述的功率变换系统，其中，所述控制信号产生模块包括第一控制信号产生单元和第二控制信号产生单元，所述第一控制信号产生单元接收所述第一整流电压控制信号，并将所述第一整流电压控制信号与第一载波信号进行比较以产生对应的所述第一控制信号；所述第二控制信号产生单元接收所述第一逆变电压控制信号，并将所述第一逆变电压控制信号与第二载波信号进行比较以产生对应的所述第二控制信号。

上述的功率变换系统，其中，所述第一共模电压是三倍频于所述第一电压的三角波共模电压或正弦波电压或最小共模电压。

上述的功率变换系统，其中，所述第一电抗器及所述第三电抗器为差模电抗器，所述第二电抗器为共模电抗器。

上述的功率变换系统，其中，所述网侧变换器和所述机侧变换器包括功率半导体开关，所述第一控制信号和所述第二控制信号分别用以控制所述网侧变换器和所述机侧变换器的功率半导体开关的导通或关断。

本发明还提供一种功率变换系统的共模电压抑制方法，其中，应用于上述中任一项所述的功率变换系统，所述共模电压抑制方法包含：

步骤1：根据电网的电压、电流和母线电容的电压输出第一电压；且根据机侧变换器的输出电流或电机的转速给定值或电机转速的测量值或电机的输入电压输出第二电压；

步骤2：通过控制装置在所述第一电压的基础上注入第一共模电压以输出第一控制信号；且在所述第二电压的基础上注入第二共模电压以输出第二控制信号；以及

步骤3：通过所述第一控制信号和所述第二控制信号分别用以控制网侧变换器和所述机侧变换器的功率半导体开关的导通或关断。

上述的共模电压抑制方法，其中，所述步骤2还包含：

步骤21：通过共模电压控制模块接收所述第一电压，并在所述第一电压基础上注入所述第一共模电压以输出第一整流电压控制信号；且接收所述第二电压，并在所述第二电压基础上注入所述第二共模电压以输出第一逆变电压控制信号；

步骤22：通过控制信号产生模块接收所述第一整流电压控制信号和所述第一逆变电压控制信号，并分别将所述第一整流电压控制信号和所述第一逆变电压控制信号与第一载波信号和第二载波信号进行比较，以产生对应的所述第一控制信号和所述第二控制信号。

上述的共模电压抑制方法，其中，于所述步骤21中还包含：

步骤2111：通过第一共模电压注入单元接收所述第一电压，并在所述第一电压基础上注入所述第一共模电压以输出所述第一整流电压控制信号；

步骤2112：通过第二共模电压注入单元接收所述第二电压，并在所述第二电压基础上注入所述第二共模电压以输出第二逆变电压控制信号；

步骤2113：通过第二时间限制计算单元接收所述第一整流电压控制信号，计算输出机侧变换器的冗余矢量作用时间的限制值；

步骤2114：通过第二时间处理单元接收所述限制值和第二逆变电压控制信号并调节机侧变换器的冗余矢量作用时间，以输出所述第一逆变电压控制信号。

上述的共模电压抑制方法，其中，于所述步骤21中还包含：

步骤2121：通过第一共模电压注入单元接收所述第一电压，并在所述第一电压基础上注入所述第一共模电压以输出所述第二整流电压控制信号；

步骤2122：通过第二共模电压注入单元接收所述第二电压，并在所述第二电压基础上注入所述第二共模电压以输出第一逆变电压控制信号；

步骤2123：通过第一时间限制计算单元接收所述第一逆变电压控制信号，计算输出网侧变换器的冗余矢量作用时间的限制值；

步骤2124：通过第一时间处理单元接收所述限制值和第二整流电压控制信号并调节网侧变换器的冗余矢量作用时间，以输出所述第一整流电压控制信号。

上述的共模电压抑制方法，其中，于所述步骤22中还包含：

步骤221：通过第一控制信号产生单元接收所述第一整流电压控制信号，并将所述第一整流电压控制信号与所述第一载波信号进行比较以产生对应的所述第一控制信号；

步骤222：通过第二控制信号产生单元接收所述第一逆变电压控制信号，并将所述第一逆变电压控制信号与所述第二载波信号进行比较以产生对应的所述第二控制信号。

上述的共模电压抑制方法，其中，所述第一载波信号和所述第二载波信号同步且相位相同。

本发明的功率变换系统及共模电压抑制方法针对于现有技术其功效在于，能够有效抑制功率变换系统的共模电压，减小网侧和机侧的对地电压，同时减小功率变换系统的体积，降低成本。

附图说明

图1为本发明第一实施例的功率变换系统结构示意图；

图2为本发明第二实施例的功率变换系统结构示意图；

图3为本发明第三实施例的功率变换系统结构示意图；

图4为本发明第四实施例的功率变换系统结构示意图；

图5为本发明第五实施例的功率变换系统结构示意图；

图6为一种整流、逆变非对称的电压源型三电平变频器主电路拓扑示意图；

图7为一种整流、逆变对称的电压源型飞跨电容三电平变频器主电路拓扑示意图；

图8为一种整流、逆变对称的五电平变频器主电路拓扑示意图；

图9为一种整流、逆变非对称的五电平变频器主电路拓扑示意图；

图10为注入三角波共模电压时的第一整流电压控制信号波形和共模电压波形；

图11为调制度高时采用最小共模电压注入时的第一逆变电压控制信号波形和共模电压波形；

图12为调制度低时采用最小共模电压注入时的第一逆变电压控制信号波形和共模电压波形；

图13为三电平变频器拓扑结构正、负极性三角载波信号同相层叠的脉宽调制方式示意图。

图14为电压源型三电平拓扑在一个1/6工频周期扇区的电压矢量示意图；

图15为限制了共模电压幅值后的第一整流电压控制信号波形和共模电压波形；

图16为电压源型三电平拓扑系统冗余矢量处理后的共模电压示例；

图17为本发明功率变换系统的共模电压抑制方法的流程图；

图18为图17中步骤2的分步骤流程图；

图19为图18中步骤21的一实施例的分步骤流程图；

图20为图18中步骤21的另一实施例的分步骤流程图；

图21为图18中步骤22的分步骤流程图。

其中，附图标记

21：第一电抗器

22：网侧变换

23：母线电容

24：机侧变换器

25：第二电抗器

26：第三电抗器

27：第一滤波网络

28：第二滤波网络

29：控制装置

291：电压控制模块

2911：第一电压控制单元

2912：第二电压控制单元

292：共模电压控制模块

2921：第一共模电压注入单元

2922：第二共模电压注入单元

2923：第二时间限制计算单元

2924：第二时间处理单元

2926：第一时间限制计算单元

2925：第一时间处理单元

293：控制信号产生模块

2931：第一控制信号产生单元

2932：第二控制信号产生单元

c1：第一电容

c2：第二电容

rc：电阻

m：电机

具体实施方式

兹有关本发明的详细内容及技术说明，现以一较佳实施例来作进一步说明，但不应被解释为本发明实施的限制。

请参见图1，图1为本发明第一实施例的功率变换系统结构示意图。如图1所示，本发明的功率变换系统包含第一电抗器21、网侧变换22、母线电容23、机侧变换器24、第二电抗器25、第三电抗器26、第一滤波网络27、第二滤波网络28及电机m；母线电容23电性连接于网侧变换器22和机侧变换器24之间，在本实施例中母线电容23可以包括第一母线电容c131和第二母线电容c132，且第一母线电容c131的一端连接于正直流母线端bus+，另一端连接于母线电容中点np，第二母线电容c132一端连接于母线电容中点np，另一端连接于负直流母线端bus-；在其他实施例中，母线电容23可以仅包括一个电容；第一电抗器21包括第一端211和第二端212，第一电抗器21的第一端211电性连接于机侧变换器24；第二电抗器25包括第一端251和第二端252，第二电抗器25的第一端251电性连接于第一电抗器21的第二端212，第二电抗器25的第二端252电性连接于电机m；第三电抗器26包括第一端261和第二端262，第三电抗器26的第一端261电性连接于电网，分别连接于电网的u相、v相和w相，第三电抗器26的第二端262电性连接于网侧变换器22；第一滤波网络27包括第一端271和第二端272，第一滤波网络27的第一端271电性连接电网和第三电抗器26的第一端261；第二滤波网络28包括第一端281和第二端282，第二滤波网络28的第一端281电性连接于第二电抗器25的第二端252和电机m；第一滤波网络27的第二端272与第二滤波网络28的第二端282电性连接；第一电容c1的第一端与第一滤波网络27的第二端272与第二滤波网络28的第二端282电性连接，第一电容c1的第二端接地。其中，在本实施例中，第一电抗器及第三电抗器为差模电抗器，第二电抗器为共模电抗器，但本发明并不以此为限。

其中，本发明的功率变换系统由第一滤波网络27、第二滤波网络28和第二电抗器25取代了传统的隔离变压器，能够极大地减小变频器的体积和成本。同时第一滤波网络27和第二滤波网络28通过第一电容c1接地取代传统的机侧阻容网络直接接地，则只要把接地电容做基本绝缘处理，第一滤波网络27和第二滤波网络28的电容做功能绝缘处理，能减小电容的体积和成本。

请参见图2，图2为本发明第二实施例的功率变换系统结构示意图。图2所示的功率变换系统与图1所示的功率变换系统的结构大致相同，其中相同部分在此就不再赘述，现将不同部分说明如下，图2所示的功率变换系统还包含电阻rc，电阻rc并联连接于第一电容c1的第一端和第二端，其中通过电阻rc调节c1上的电压，能进一步减小对第一电容c1的耐压要求，减小第一电容c1的体积和成本。

请参见图3，图3为本发明第三实施例的功率变换系统结构示意图。图3所示的功率变换系统与图1所示的功率变换系统的结构大致相同，其中相同部分在此就不再赘述，现将不同部分说明如下，图3所示的功率变换系统中包含第二电容c2但不设置第一电容c1，第二电容c2的第一端电性连接于电机m，第二电容c2的第二端接地。

值得注意的是，上述实施例中的机侧变换器和网侧变换器可以为电压源型三电平电路或电压源型五电平电路，例如请参照图6-9，图6为一种整流、逆变非对称的电压源型三电平变频器主电路拓扑示意图；图7为一种整流、逆变对称的电压源型飞跨电容三电平变频器主电路拓扑示意图；图8为一种整流、逆变对称的五电平变频器主电路拓扑示意图；图9为一种整流、逆变非对称的五电平变频器主电路拓扑示意图，但本发明并不以此为限。

请参见图4，图4为本发明第四实施例的功率变换系统结构示意图。如图4所示，本发明的功率变换系统还包含控制装置29，电性连接于网侧变换器22和机侧变换器24，控制装置29能够应用于图1-图3示出的任一功率变换系统中。网侧变换器22输出电压的频率和电网电压的频率一致，该频率波动较小，而机侧变换器24输出电压的频率和电机m定子的电压频率一致，该频率从零到最高运行频率之间变化。通常，网侧变换器22输出电压的频率和机侧变换器24输出电压的频率不相同。为了提高网侧变换器22输出电压能力和机侧变换器24输出电压能力，通常需要通过控制装置29分别在第一电压dabc_a和第二电压dabc_v的基础上注入低频的共模电压。控制装置29在第一电压dabc_a的基础上注入第一共模电压，以输出第一控制信号s1，所述控制装置29在第二电压dabc_v的基础上注入第二共模电压，以输出第二控制信号s2，网侧变换器22和机侧变换器24包括功率半导体开关，第一控制信号s1和第二控制信号s2分别用以控制网侧变换器22和机侧变换器24的功率半导体开个的导通或关断，用以减少功率变换系统的共模电压，并且该共模电压在第二电抗器25中得到抑制，其中功率变换系统的共模电压为网侧变换器22的共模电压和机侧变换器24的共模电压之差。

进一步地，控制装置29包含：电压控制模块291、共模电压控制模块292及控制信号产生模块293。电压控制模块291输出第一电压dabc_a及第二电压dabc_v。共模电压控制模块292耦接于电压控制模块291，共模电压控制模块292接收电压控制模块291输出的第一电压dabc_a及第二电压dabc_v，并在第一电压dabc_a基础上注入第一共模电压以输出第一整流电压控制信号dabc1_a；并且在第二电压dabc_v基础上注入第二共模电压以输出第一逆变电压控制信号dabc1_v。控制信号产生模块293接收第一整流电压控制信号dabc1_a和第一逆变电压控制信号dabc1_v，并分别将第一整流电压控制信号dabc1_a和第一逆变电压控制信号dabc1_v与第一载波信号和第二载波信号进行比较，以产生对应的第一控制信号s1和第二控制信号s2。再请参照图6-9，图6中网侧变换器采用能量单向流动的vienna变换器，而机侧变换器则采用二极管钳位型电压源型变换器；图7中网侧变换器和机侧变换器都采用能量双向流动的电压源型飞跨电容三电平拓扑结构。如图6-9所示网侧变换器22和机侧变换器24均包含多个功率半导体开关，通过第一控制信s1号和第二控制信号s2分别用以控制网侧变换器22和机侧变换器24的多个功率半导体开关的导通或关断，从而有效的抑制功率变换系统的共模电压。

更进一步地，电压控制模块291包括第一电压控制单元2911和第二电压控制单元2912；第一电压控制单元2911接收电网的电压、电流和母线电容的电压，以输出第一电压dabc_a。第二电压控制单元2912接收机侧变换器24的输出电流、电机m的转速给定值、电机转速的测量值或电机的输入电压，以输出第二电压dabc_v。共模电压控制模块292包括第一共模电压注入单元2921、第二共模电压注入单元2922、第二时间限制计算单元2923和第二时间处理单元2924。第一共模电压注入单元2921接收第一电压dabc_a，并在第一电压dabc_a基础上注入第一共模电压以输出第一整流电压控制信号dabc1_a；第二共模电压注入单元2922接收第二电压dabc_v，并在第二电压dabc_v基础上注入第二共模电压以输出第二逆变电压控制信号dabc2_v。

请参照图10-11，图10为注入三角波共模电压时的第一整流电压控制信号波形和共模电压波形；图11为调制度高时采用最小共模电压注入时的第一逆变电压控制信号波形和共模电压波形。图10中，10a为第一电压控制单元2911输出的第一电压dabc_a波形，10b为注入第一共模电压后输出第一整流电压控制信号dabc1_a波形，10c为第一共模电压波形。图11中，11a为第二电压控制单元2912输出的第二电压dabc_v波形，11b为注入第二共模电压后输出第二逆变电压控制信号dabc2_v波形，11c为第二共模电压波形。在第二电压dabc_v中注入满足线性线电压调制的最小共模电压，当调制度不高时，不需要在第二电压dabc_v中注入第二共模电压便能实现线性调制时，第二共模电压可以降到零。

请参照图12，图12为调制度低时采用最小共模电压注入时的第二逆变电压控制信号波形和共模电压波形。其中，12a为第二电压控制单元2912输出的第二电压dabc_v波形，12b为注入第二共模电压后输出第逆变电压控制信号dabc2_v波形，12c为第二共模电压波形。第二电压dabc_v的峰值小于1，在第二电压dabc_v中注入的第二共模电压降到零，可以减小功率变换系统的共模电压，从而降低功率变换系统接入电网点的对地电压。

另，本功率变换系统中第一共模电压和第二共模电压为三倍频于第一电压的三角波共模电压、正弦波电压及最小共模电压的其中之一，但本发明并不以此为限。

第二时间限制计算单元2923接收第一整流电压控制信号dabc1_a，计算输出机侧变换器的冗余矢量作用时间的限制值。第二时间处理单元2924接收限制值和第二逆变电压控制信号dabc2_v并调节机侧变换器的冗余矢量作用时间，以输出第一逆变电压控制信号dabc1_v。控制信号产生模块293包括第一控制信号产生单元2931和第二控制信号产生单元2932，第一控制信号产生单元2931接收第一整流电压控制信号dabc1_a，并将第一整流电压控制信号dabc1_a与第一载波信号z1进行比较以产生对应的第一控制信号s1；第二控制信号产生单元2932接收第一逆变电压控制信号dabc1_v，并将第一逆变电压控制信号dabc1_v与第二载波信号z2进行比较以产生对应的第二控制信号s2。

参见图13，图13为三电平变频器拓扑结构正、负极性三角载波信号同相层叠的脉宽调制方式示意图，图13中13a为第一整流电压控制信号，13b为第一逆变电压控制信号。在本实施例中，第一载波信号z1和第二载波信号z2同步且相位相同，其中第一载波和第二载波信号均为两个单极性的三角波，但本发明并不以此为限。

请参见图5，图5为本发明第五实施例的功率变换系统结构示意图。如图5所示，图5示出的功率变换系统与图4的功率变换系统的结构和原理大致相同，以此相同部分就不在此赘述了，现将不同之处进行说明。图5示出的功率变换系统中，共模电压控制模块292包括第一共模电压注入单元2921、第二共模电压注入单元2922、第一时间限制计算单元2926和第一时间处理单元2925；第一共模电压注入单元2921接收第一电压dabc_a，并在第一电压dabc_a基础上注入第一共模电压以输出第二整流电压控制信号dabc2_a；第二共模电压注入单元2922接收第二电压dabc_v，并在第二电压dabc_v基础上注入第二共模电压以输出第一逆变电压控制信号dabc1_v；第一时间限制计算单元2926接收第一逆变电压控制信号dabc1_v，计算输出网侧变换器的冗余矢量作用时间的限制值；第一时间处理单元2925接收限制值和第二整流电压控制信号并调节网侧变换器的冗余矢量作用时间，以输出第一整流电压控制信号dabc1_a。

参见图14，图14为电压源型三电平拓扑在一个1/6工频周期扇区的电压矢量示意图。其中，uafe为电网侧变换器输出的电压矢量，uvsi为电机侧变换器输出的电压矢量，电压矢量图中的1代表相对于母线电容中点np的相电压输出为+vdc/2,电压矢量图中的0代表相对于母线电容中点np的相电压输出为0,电压矢量图中的-1代表相对于母线电容中点np的相电压输出为-vdc/2。以电源型三电平电路中常用的七段式开关序列为例，每次功率半导体开关开通或关断动作时的共模电压跳变幅值为1/6vdc，一个开关周期的共模电压序列可归纳为下面两种情况，即：

1)1/3vdc1/6vdc0-1/6vdc01/6vdc1/3vdc

2)1/6vdc0-1/6vdc-1/3vdc-1/6vdc01/6vdc

由于上述七段式开关序列前后半周期对称，因此可以简化为分析如下半周期内的开关序列：

1)1/3vdc1/6vdc0-1/6vdc

2)1/6vdc0-1/6vdc-1/3vdc

其中，半个周期内的三电平电压矢量序列以一个冗余矢量作为起始电压矢量，另一个冗余矢量作为结束电压矢量。在三电平电压矢量序列中，线电压输出1/2vdc对应的电压矢量有两种，两者互为冗余，例如，电压矢量图中的矢量状态(1,0,0)和(0,-1,-1)互为冗余，两者对应的线电压输出相同，但是共模电压的输出效果却不同，矢量(1,0,0)对应的共模电压输出为1/6vdc，而矢量(0,-1,-1)对应的共模电压输出为-1/3vdc。

在第一载波z1和第二载波z2同步且相位相同的情况下，网侧变换器22和机侧变换器24的共模电压序列的组合有四种情况：

情况一：

网侧变换器22的共模电压序列：

1/3vdc1/6vdc0-1/6vdc

机侧变换器24的共模电压序列：

1/6vdc0-1/6vdc-1/3vdc

情况二：

网侧变换器22的共模电压序列：

1/3vdc1/6vdc0-1/6vdc

机侧变换器24的共模电压序列：

1/3vdc1/6vdc0-1/6vdc

情况三：

网侧变换器22的共模电压序列：

1/6vdc0-1/6vdc-1/3vdc

机侧变换器24的共模电压序列：

1/3vdc1/6vdc0-1/6vdc

情况四：

网侧变换器22的共模电压序列：

1/6vdc0-1/6vdc-1/3vdc

机侧变换器24的共模电压序列：

1/6vdc0-1/6vdc-1/3vdc

对于网侧变换器22或机侧变换器24来说，最大的共模电压幅值为1/3vdc。

为了避免出现网侧变换器22幅值为1/3vdc的共模电压和机侧变换器24幅值为-1/3vdc的共模电压交叠，或者网侧变换器22幅值为-1/3vdc的共模电压和机侧变换器24幅值为1/3vdc的共模电压交叠，可限制注入的第一共模电压的幅值。请参见图15，图15为限制了共模电压幅值后的第一整流电压控制信号波形和共模电压波形，其中15a为第一电压控制单元2911输出的第一电压dabc_a波形，15b为注入第一共模电压后输出第一整流电压控制信号dabc1_a波形，15c为第一共模电压波形，其中第一共模电压的幅值被限制到限制值，在第一整流电压控制信号被标幺到0-1的范围内时，该限制值的对应的取值范围为0-1/3。

当发生网侧变换器22幅值为1/3vdc的共模电压和机侧变换器24幅值为-1/6vdc的共模电压交叠时，或者当网侧变换器22幅值为-1/3vdc的共模电压和机侧变换器24幅值为1/6vdc的共模电压交叠时，功率变换系统会出现幅值为1/2vdc的共模电压。为了降低第二电抗器25的绝缘应力，避免功率变换系统会出现幅值为1/2vdc的共模电压，可以通过第二时间限制计算单元2923接收第一整流电压控制信号，并根据第一整流电压控制信号计算出机侧变换器24的冗余矢量作用时间的限制值，再通过第二时间处理单元接收限制值和第二逆变电压控制信号，并调节机侧变换器24的冗余矢量作用时间，其中，可以将网侧变换器22的幅值为0和1/6vdc的共模电压的矢量作用时间之和设定为限制值，调节机侧变换器24的幅值为-1/3vdc的矢量作用时间，保证网侧变换器22的幅值为1/6vdc的共模电压和机侧变换器24的幅值为-1/3vdc的共模电压的矢量作用时间不发生交叠，如图16，图16为电压源型三电平拓扑系统冗余矢量处理后的共模电压示例，图16中显示的功率变换系统的共模电压最大幅值为1/3vdc，其中16a为网侧变换器22的共模电压波形，16b为机侧变换器24的共模电压波形以及16c为功率变换系统的共模电压波形。

在本实施例中也可以通过第一时间限制计算单元2926接收第一逆变电压控制信号，并根据第一整流电压控制信号计算出网侧变换器22的冗余矢量作用时间的限制值，再通过第一时间处理单元接收限制值和第一逆变电压控制信号，并调节网侧变换器22的冗余矢量作用时间。

请参见图17，图17为本发明功率变换系统的共模电压抑制方法的流程图。如图17所示，本发明的功率变换系统的共模电压抑制方法，应用于上述任一项所述的功率变换系统，共模电压抑制方法包含：

步骤1：根据电网的电压、电流和母线电容的电压输出第一电压；且根据机侧变换器的输出电流或电机的转速给定值或电机转速的测量值或电机的输入电压输出第二电压；

步骤2：通过控制装置在所述第一电压的基础上注入第一共模电压以输出第一控制信号；且在所述第二电压的基础上注入第二共模电压以输出第二控制信号；

步骤3：通过所述第一控制信号和所述第二控制信号分别用以控制网侧变换器和所述机侧变换器的功率半导体开关的导通或关断。

请参见图18，图18为图17中步骤2的分步骤流程图。如图18所示，步骤2还包含：

步骤21：通过共模电压控制模块接收所述第一电压，并在所述第一电压基础上注入所述第一共模电压以输出第一整流电压控制信号；且接收所述第二电压，并在所述第二电压基础上注入所述第二共模电压以输出第一逆变电压控制信号；

步骤22：通过控制信号产生模块接收所述第一整流电压控制信号和所述第一逆变电压控制信号，并分别将所述第一整流电压控制信号和所述第一逆变电压控制信号与第一载波信号和第二载波信号进行比较，以产生对应的所述第一控制信号和所述第二控制信号。

请参见图19，图19为图18中步骤21的一实施例的分步骤流程图。如图19所示，步骤21中还包含：

步骤2111：通过第一共模电压注入单元接收所述第一电压，并在所述第一电压基础上注入所述第一共模电压以输出所述第一整流电压控制信号；

步骤2112：通过第二共模电压注入单元接收所述第二电压，并在所述第二电压基础上注入所述第二共模电压以输出第二逆变电压控制信号；

步骤2113：通过第二时间限制计算单元接收所述第一整流电压控制信号，计算输出机侧变换器的冗余矢量作用时间的限制值；

步骤2114：通过第二时间处理单元接收所述限制值和第二逆变电压控制信号并调节机侧变换器的冗余矢量作用时间，以输出所述第一逆变电压控制信号。

请参见图20，图20为图18中步骤21的另一实施例的分步骤流程图。如图20所示，步骤21中还包含：

步骤2121：通过第一共模电压注入单元接收所述第一电压，并在所述第一电压基础上注入所述第一共模电压以输出所述第二整流电压控制信号；

步骤2122：通过第二共模电压注入单元接收所述第二电压，并在所述第二电压基础上注入所述第二共模电压以输出第一逆变电压控制信号；

步骤2123：通过第一时间限制计算单元接收所述第一逆变电压控制信号，计算输出网侧变换器的冗余矢量作用时间的限制值；

步骤2124：通过第一时间处理单元接收所述限制值和第二整流电压控制信号并调节网侧变换器的冗余矢量作用时间，以输出所述第一整流电压控制信号。

再请参见图21，图21为图18中步骤22的分步骤流程图；如图21所示，步骤22中还包含：

步骤221：通过第一控制信号产生单元接收所述第一整流电压控制信号，并将所述第一整流电压控制信号与第一载波信号进行比较以产生对应的所述第一控制信号；

步骤222：通过第二控制信号产生单元接收所述第一逆变电压控制信号，并将所述第一逆变电压控制信号与第二载波信号进行比较以产生对应的所述第二控制信号。

值得注意的是，第一载波信号和第二载波信号同步且相位相同，但本发明并不以此为限。

上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。