Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về iều khiển và Tự động hoá - VCCA-2015 Reduced Common-Mode PWM Control For Cascaded Multilevel Inverters Kỹ thuật điều khiển PWM giảm áp common mode cho nghịch lưu cascade đa bậc Nguyễn Vinh Quan, Nguyễn Vn Nhờ, Dương Hoài Ngha Trường ại Học Bách Khoa- HQG Tp. Hồ Chí Minh e-mail: vquan63@gmail.com, nvnho@hcmut.edu.vn,dhnghia@hcmut.edu.vn Tóm tắt Bài báo giới thiệu phương pháp mới về điều khiển dựa theo kỹ thuật điều chế độ rộng xung – PWM (Pulse Width Modulation) cho bộ nghịch lưu áp đa bậc dựa trên cơ sở hàm offset thêm vào nhằm làm giảm điện áp common-mode(common-mode voltage) ở ngõ ra. Bắt đầu từ bộ nghịch lưu đa bậc kiểu nối tầng kinh điển, sử dụng hai thành phần điện áp là base voltage và active voltage để làm giảm điện áp common-mode. Một kỹ thuật cho phép sử dụng cả sóng mang được bố trí cùng pha – PD-PWM (Phase Disposition PWM) và sóng mang được bố trí đảo pha – POD-PWM (Phase Opposite Disposition PWM) trong bộ nghịch lưu đa bậc với bất k điện áp điều chế ban đầu nào. Kỹ thuật PD-POD PWM được sử dụng với giải thuật đơn giản, yêu cầu ít bộ nhớ, giảm số lần chuyển mạch nên tổn hao do quá trình đóng-ngắt của linh kiện cng giảm theo và với cùng tần số đóng-ngắt thì các thành phần sóng hài bậc cao của điện áp ra thấp. Phần mô phỏng và thực nghiệm được áp dụng cho bộ nghịch lưu bậc 7 kiểu nối tầng. Từ khóa: iều chế độ rộng xung, bộ nghịch lưu đa bậc, điện áp common-mode. Abstract In this paper, a novel offset-based Pulse Width Modulation (PWM) method for cascaded multilevel inverters that substantially eliminate common-mode voltage on the output phases. The paper begins by developing generic multilevel inverter reference waveforms that use two components as the base voltage and active voltage to achieve reduced common-mode voltage. A graphical technique is then proposed that allows both carrier Phase Disposition PWM (PD-PWM) and Phase Opposite Disposition PWM (POD-PWM) of a cascaded inverter for any fundamental reference waveform. The proposed hybrid PD-POD PWM method is advantageous for simple algorithm, without requirement of memory for data storing, reduced switching loss, low THD (Total Harmonic Distortion) factor and gaining maximized voltage range. The strategies have been confirmed by both simulation and experimental results obtained using a cascaded seven-level inverter. Keywords: Common-mode voltages, offset-based, Pulse Width Modulation (PWM), multilevel inverters. 1. Phần mở đầu iện áp common-mode được sinh ra do các trạng thái đóng-ngắt các khóa trong bộ nghịch lưu (hình H.1): 0 0 0 ' 1,2,3,4,5,6 3 1, A B C cm jx jx j V V V V S S            (1) S jx là trạng thái đóng-ngắt khóa, x= a,b,c. Dòng điện do điện áp này gây nên sẽ phát sinh ra hiệu ứng điện từ làm hư hỏng các bộ phận cơ khí của hệ truyền động sử dụng động cơ điện trong các ứng dụng công nghiệp [4]. Bài toán giảm điện áp common-mode luôn được nhiều nhà khoa học quan tâm từ trước đến nay [1]-[9]. Hầu hết các giải pháp được đề cập trước đây tập trung ở bộ nghịch lưu bậc thấp [1]-[3],[7],[9]. Bộ nghịch lưu đa bậc ngày càng được sử rộng rộng rãi trong nhiều ứng dụng do ưu điểm làm tng công suất ngõ ra, điện áp đặt lên các linh kiện giảm xuống và biên độ của các sóng hài bậc cao cng giảm theo. Bài báo này giới thiệu phương pháp mới về điều khiển dựa dựa trên cơ sở hàm offset thêm vào cùng với kỹ thuật kết hợp giữa PD PWM và POD PWM nhằm làm giảm điện áp common-mode cho bộ nghịch lưu nối tầng bậc 7. Phần mô phỏng và thực nghiệm được thể hiện trên MTLAB/SIMULINK cho động cơ 1-hp, 1410-rpm sử dụng DSP TMS320F28335 với giải thuật đơn giản cho phép thiết kế bộ điều khiển PD-POD PWM có tần số lấy mẫu lên đến 100 kHz. H. 1 Bộ nghịch lưu kiểu nối tầng bậc 7