Method, apparatus and system for common-mode voltage generation

Abstract

A common-mode voltage generation method is provided and comprises: obtaining a DC voltage, AC voltages, and a modulation index of a DC / AC converter; generating an injection instruction of a common mode voltage for pulse width modulation based on the DC voltage, the AC voltages, the modulation index, and an adjustable modulation control factor; and providing the injection instruction to the converter, in which the injection instruction is used to instruct the converter to adjust the common mode voltage variably in accordance with changes in the modulation index and the modulation control factor. This disclosure enables the automatic adjustment of the common-mode-voltage according to the DC voltage and the AC voltages, based on pre-defined performance of the converter in terms of switching losses, CMV, and harmonics. With this automatic adaption, the modulation of the converter is changed between discontinuous mode to continuous mode.

Description

METHOD, APPARATUS AND SYSTEM FOR COMMON-MODE VOLTAGE GENERATIONTECHNICAL FIELD

[0001] The present disclosure generally relates to the field of electronic technologies. For instance, the present disclosure provides a method, apparatus and system for generatingcommon-mode voltage.BACKGROUND

[0002] DC / AC power converters play a vital role in many applications such as energy harvesting process from renewable energy sources and electric vehicles. Their impact on system efficiency, reliability and cost-effectiveness, make them a crucial stage in power conversion systems.

[0003] A multi-level (e.g. three-phase three-level) converter has advantages such as a plurality of output levels, a small voltage stress, a small ripple current, and good harmonic characteristics, and therefore, is widely used in the field of power electronics. Typically, effects such as the following ones can be achieved by injecting a common-mode voltage (CMV) into a pulse width modulated wave: increasing direct current voltage utilization of the three-phase three-level inverter, reducing a switching loss, and optimizing harmonic characteristics.SUMMARY

[0004] Common-mode voltage injection control methods for a powerconverter include continuous pulse width modulation (CPWM) and discontinuous pulse width modulation (DPWM) . CPWM may include space vector modulation (SVM) or sinusoidal pulse width modulation (SPWM) . This is typically done by comparing a carrier signal with a modulation wave to control the on / off state of the power switches. DPWM has fewer switching commutations compared to CPWM, resulting in lower switching losses and improved energy conversion efficiency. However, DPWM methods often have higher harmonic content, which can cause system resonance, especially at lower modulation levels. At higher modulation levels, the harmonic injection is similar between DPWM and CPWM. Therefore, DPWM is typically used at high modulation degrees and CPWM is used at low modulation degrees. Consequently, there is a significant need to improve DPWM performance at low modulation levels to enhance converter efficiency.

[0005] In view of the above, an objective of this disclosure is to improve DPWM performance at low modulation levels to enhance converter efficiency. Further objectives may include extending DPWM to lower modulation degrees with mitigating its problems (e.g., system resonance) at low modulation levels and improving the performance of DPWM at high modulation levels.

[0006] This and other objectivesare achieved by the solutions of the present disclosure, as described in the independent claims. Advantageous implementations are further defined in the dependent claims.

[0007] An idea described in the present disclosure is to provide a pulse width modulation method to adjust the common-mode voltage as the modulation degree changes. This disclosure may enable the  automatic adjustment of the common-mode-voltage according to the DC bus voltage and the AC voltage, based on pre-defined performance of the converter in terms of switching losses, common-mode-voltage, and harmonics. With this automatic adaption, the modulation of the converter can be changed between discontinuous mode to continuous mode when the modulation degree goes lower than a predefined limit.

[0008] A first aspect of the present disclosure provides a common-mode voltage generation (or adjustment) method. The method may be applied to an apparatus, such as a controller, for controlling a DC / AC converter.

[0009] The method comprises obtaining a DC voltage, AC voltages, and a modulation index of the converter, and generating an injection instruction of a common mode voltage for pulse width modulation based on the DC voltage, the AC voltages, the modulation index, and an adjustable modulation control factor. The method further comprises providing the injection instruction to the converter. The injection instruction is used to instruct the converter to adjust (or generate) the common mode voltagevariably in accordance with changes in the modulation index and the modulation control factor.

[0010] Optionally, the DC / AC converter may be 3N-phase DC / AC converter (N is an positive integer) that provides a conversion between DC power and 3N-phase AC power. For instance, a 3-phase DC / AC converter may convert an input DC waveform into output AC waveforms that may be sine waves with 120 degrees out of phase from each other. The converter may be implemented, for example, a switch circuit or a filter circuit. A form in which the converter is implemented is not specifically limited herein in this disclosure.

[0011] In this way, this disclosure provides an adaptive common-mode voltage injection based on multiple parameters (DC voltage, AC voltages, the modulation index, and the adjustable modulation control factor) . This allows for automatic and dynamic adjustment of the common-mode voltage.

[0012] By adjusting the common-mode voltage variably in accordance with changes in the modulation index and modulation control factor, the method enables efficient operation of the converter at both high and low modulation indices.

[0013] Optionally, the modulation control factor may be used to ensure that the modulation of the converter is between discontinuous pulse width modulation and continuous pulse width modulation.

[0014] With the automatic adaption of the modulation of the converter between discontinuous mode and continuous mode, the adaptive common-mode voltage injection helps reduce common-mode voltage, leakage current, and disturbances, particularly at low modulation indices.

[0015] The method of the fourth aspect and its implementation forms provide the same advantages as described above for the system of the first aspect.

[0016] In an implementation form of the first aspect, the modulation control factor may be variable and is set based on performance requirements of the converter.

[0017] The use of the adjustable modulation control factor allows for fine-tuning of the converter's performance, balancing between switching losses, common-mode voltage, and harmonics based on predefined requirements.

[0018] In a further implementation form of the first aspect, the modulation control factor may be in a range of zero to a maximum modulation control factor. The maximum modulation control factor is determined as follows:

[0019] in which Xmax is the maximum modulation control factor, and M is the modulation index.

[0020] This allows for a seamless transition between discontinuous pulse width modulation at high modulation indices and continuous pulse width modulation at low modulation indices, without the need for switching between distinct modulation methods. For instance, when M < 1,  may represent the maximum additional offset that can be added without over-modulation. When M ≥ may ensure that the maximum offset decreases as M increases, maintaining the DPWM characteristic (e.g., low switching losses) at high modulation indices.

[0021] In a further implementation form of the first aspect, the modulation index and the modulation control factor may be used to control a step change (ΔM) of a modulation signal and a non-switching period (Tnon) of the pulse width modulation applied to the converter.

[0022] In a further implementation form of the first aspect, the step change of a modulation signal (ΔM) is equal to The non-switching period (Tnon) is equal to a real part of M is the modulation index, X is the modulation control factor, and asin () is an arcsine function.

[0023] In a further implementation form of the first aspect, the step of generating the injection instruction of the common mode voltage comprises:

[0024] in response to determining that a sum of a maximum voltage (Vmax) and a minimum voltage (Vmin) of the AC voltages minus the modulation control factor does not drop below zero, generating a first injection instruction used to instruct the converter to generate the common mode voltage as half of the DC voltage minus the maximum voltage of the AC voltages;

[0025] in response to determining that a sum of a maximum voltage (Vmax) and a minimum voltage (Vmin) of the AC voltages plus the modulation control factor drops below zero, generating a second injection instruction used to instruct the converter to generate the common mode voltage as half of the negative DC voltage minus the minimum voltage of the AC voltages; and

[0026] otherwise, generating a third injection instruction used to instruct the converter to generate the common mode voltage as zero.

[0027] In a further implementation form of the first aspect, the injection instruction is used to instruct the converter to generate the common mode voltage as follows:

[0028] in whichCMV is the common mode voltage, Vdc is the DC voltage, Vmax is the maximum voltage of the AC voltages, Vmin is the minimum voltage of the AC voltages, and X is the modulation control factor.

[0029] A second aspect of this disclosure provides a controller for controlling a DC / AC converter. The controller is configured to obtain a DC voltage, AC voltages, and a modulation index of the converter and generate an injection instruction of a common mode voltage for pulse width modulation based on the DC voltage, the AC voltages, the modulation index, and an adjustable modulation control factor. The controller is further configured to provide the injection instruction to the converter. The injection instruction is used to instruct the converter to adjust (or generate) the common mode voltage variably in accordance with changes in the modulation index and the modulation control factor.

[0030] In an implementation form of the second aspect, the modulation control factor may be variable and is set based on performance requirements of the converter.

[0031] In a further implementation form of the second aspect, the modulation control factor may be in a range of zero to a maximum modulation control factor. The maximum modulation control factor is determined as follows:

[0032] in which Xmax is the maximum modulation control factor, and M is the modulation index.

[0033] In a further implementation form of the first aspect, the modulation index and the modulation control factor may be used to control a step change (ΔM) of a modulation signal and a non-switching period (Tnon) of the pulse width modulation applied to the converter.

[0034] In a further implementation form of the first aspect, the step change of a modulation signal (ΔM) is equal to The non-switching period (Tnon) is equal to a real part of M is the modulation index, X is the modulation control factor, and asin () is an arcsine function.

[0035] In a further implementation form of the first aspect, for generating the injection instruction of the common mode voltage, the controller is configured to:

[0036] in response to determining that a sum of a maximum voltage (Vmax) and a minimum voltage (Vmin) of the AC voltages minus the modulation control factor does not drop below zero: generate a first injection instruction used to instruct the converter to generate the common mode voltage as half of the DC voltage minus the maximum voltage of the AC voltages;

[0037] in response to determining that a sum of a maximum voltage (Vmax) and a minimum voltage (Vmin) of the AC voltages plus the modulation control factor drops below zero: generate a second injection instruction used to instruct the converter to generate the common mode voltage as half of the negative DC voltage minus the minimum voltage of the AC voltages; and

[0038] otherwise, generate a third injection instruction used to instruct the converter to generate the common mode voltage as zero.

[0039] In a further implementation form of the first aspect, the injection instruction is used to instruct the converter to generate the common mode voltage as follows:

[0040] in which CMV is the common mode voltage, Vdc is the DC voltage, Vmax is the maximum voltage of the AC voltages, Vmin is the minimum voltage of the AC voltages, and X is the modulation control factor.

[0041] The controller of the second aspect or any implementation form thereof may share the same optional features and advantages as the method of the first aspect or any implementation form thereof. A third aspect of this disclosure provides a system comprising a controller according to the second aspect or any implementation form thereof. The system further comprises a DC / AC converter configured to:

[0042] - receive the injection instruction of the common mode voltage from the controller,

[0043] - generate the common mode voltage; and

[0044] - perform pulse width modulation based on the generated common mode voltage.

[0045] In an implementation form of the third aspect, for performing the pulse width modulation, the converter may be configured to generate a modulation signal using the generated common mode voltage.

[0046] A fourth aspect of this disclosure provides a modulation signal in a DC / AC converter. The modulation signal is generated based on a common mode voltage generated according to the first aspect or any implementation form thereof.

[0047] A fifth aspect of the present disclosure provides a computer program product comprising a program code for performing the method according to the first aspect or any implementation form thereof, when executed on a computer.

[0048] A sixth aspect of the present disclosure provides a computer-readable medium comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out the method according to the first aspect or any implementation form thereof.

[0049] A seventhaspect of the present disclosure provides a chipset comprising instructions which, when executed by the chipset, cause the chipset to carry out the method according to the first aspect or any implementation form thereof.

[0050] It has to be noted that all apparatus, devices, elements, units, and means described in the present application could be implemented in software or hardware elements or any kind of combination thereof. All steps which are performed by the various entities described in the present application as well as the functionalities described to be performed by the various entities are intended to mean that the respective entity is adapted to or configured to perform the respective steps and functionalities. Even if, in the following description of specific embodiments, a specific functionality or step to be performed by external entities is not reflected in the description of a specific detailed element of that entity, which performs that specific step or functionality, it should be clear for a skilled person that these methods and functionalities can be implemented in respective software or hardware elements, or any kind of combination thereof.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

[0051] The above-described aspects and implementation forms will be explained in the following description of specific embodiments in relation to the enclosed drawings, in which:

[0052] FIG. 1 shows a schematic diagram of a structure of a system;

[0053] FIG. 2 shows a flow of a common-mode voltage adjustment method;

[0054] FIG. 3 shows an example of an area of operation;

[0055] FIG. 4 shows a comparison between modulation signals;

[0056] FIG. 5 shows modulation signals generated at different modulation indices;

[0057] FIG. 6 shows modulation signals generated as modulation index changes from 0.5 to 1.15; and

[0058] FIG. 7 showscommon-mode voltages injected at different modulation indices.DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

[0059] The present disclosure is applicable to any multi-level (e.g., 3N phase) DC / AC power converter, where N is a positive integer (1, 2, 3, . . . ) . The present disclosure provides a pulse width modulation technique that can dynamically adjust the injected common-mode voltage component in response to changes in the modulation degree. The present disclosure facilitates automatic adjustment of the common-mode voltage based on the DC bus voltage and the AC voltages, taking into account pre-defined performance criteria of the converter, such as switching losses, CMV, and harmonic content.

[0060] One core aspect of this invention is the ability to automatically adapt the modulation strategy of the converter. As the modulation index varies, the method seamlessly transitions between discontinuous and continuous modulation modes. This transition may occur when the modulation index falls below a predefined threshold, ensuring optimal performance across a wide range of operating conditions. By doing so, this disclosure combines the advantages of both discontinuous and continuous modulation  techniques, overcoming the limitations associated with conventional approaches that rely on abrupt switching between distinct modulation methods.

[0061] FIG. 1 shows a schematic diagram of a structure of a system 100 to which this disclosure may be applied. The system 100 comprises a controller 110 and a DC / AC converter 130. The converter shown in FIG. 1 may comprises a 3N phase converter, a plurality of capacitors, and a plurality of inductors. A voltage between a positive direct current bus (+) and a negative direct current bus (-) is a bus voltage or DC voltage 131, that is, Vdcshown in FIG. 1. Voltage outputs133 at alternating current output ends of the converter are exemplaryshown as Va, Vb, and Vc (e.g., for a 3-phase DC / AC converter) in FIG. 1. It is noted that the structure shown in FIG. 1 for implementing the DC / AC converteris for illustration purposes only. There may be different implementation forms of the DC / AC converter, which are not limited in this disclosure.

[0062] The controller 110 is configured to control or adjust the common mode voltage applied to the converter 130 based on the DC voltage (e.g., Vdc) , the AC voltages (e.g., Va, Vb, Vc) , a modulation index (represented as M) of the converter, and an adjustable modulation control factor (represented as X) by providing an injection instruction 111 to the converter 130.

[0063] Optionally, the system may further comprises components such as a power instruction generation unit and a data collection unit, which are connected to the controller 110. The data collection unit may be configured to collect the voltages Va, Vb, and Vc at the alternating current output ends of the converter and the DC voltage Vdc of the converter in real time. The collected Va, Vb, Vc and Vdc may be provided by the data collection unit to the controller. The power instruction generation unit may be configured to generate an output power instruction and an output current instruction of the converter based on a scheduling instruction delivered by an upper computer. The controller may determine a control instruction based on the output power instruction, the output current instruction, and the DC voltage of the converter and the voltages at output ports of the converter that are collected by the data collection unit. Optionally, some functions of the controller may be implemented by a common-mode voltage injection amount calculation unit and a driver unit. For example, the common-mode voltage injection amount calculation unit calculates a common-mode voltage injection value based on the output current instruction, the DC voltage, and the voltages at the ports. The driver unit generates a control instruction that matches the common-mode voltage injection value, that is, a common-mode voltage injection instruction.

[0064] FIG. 2 shows a flow of a common-modevoltage adjustment method. The method is performed by the controller 110 in FIG. 1. For specific execution, refer to the following steps.

[0065] Step 201: obtaining a DC voltage 131, AC voltages 133, and a modulation index (M) 135 of the converter.

[0066] The modulation index (or modulation degree) in a DC / AC converter may refer to a ratio that determines how the output AC voltage relates to the DC input voltage.

[0067] Step 202: generating an injection instruction 111 of a common mode voltage for pulse width modulation based on the DC voltage 131, the AC voltages 133, the modulation index M 135, and an adjustable modulation control factor X.

[0068] The modulation control factor X is a variable parameter that may be set based on performance requirements of the converter. The modulation control factor X may be in a range of zero to a maximum modulation control factor Xmax. That is, 0 < X <Xmax. The maximum modulation control factor Xmaxis determined as follows:

[0069] in whichM is the modulation index.

[0070] The modulation index M and the modulation control factor X may be used to control a step change of a modulation signal ΔM and a non-switching period Tnon of the pulse width modulation applied to the converter 130. The step change of a modulation signal ΔM may be equal to The non-switching period Tnonmay be equal to a real part of in which asin () is an arcsine function.

[0071] In case of X=0, a DPWM with Tnon =π / 3 and ΔM=2 [1-M*sin (π / 3) ] is achieved. In case of X=Xmax, a smoothest possible offset, approaching CPWM characteristics, may be achieved with and ΔM=0.

[0072] By constraining the modulation control factor X within this range, this disclosure ensures that the modulation operates between these two extremes, allowing for optimal performance tuning across all operating conditions. This range allows for a smooth and continuous transition between DPWM-like behavior and CPWM-like behavior as the modulation index changes. This eliminates the need for abrupt switching between modulation methods.

[0073] The upper limit Xmax is defined to prevent over-modulation. This ensures that the converter remains within its linear operating range when possible, avoiding unwanted distortions and harmonics.

[0074] In general, the modulation control factor X is an adjustable parameter that determines the degree of common-mode voltage injection, allowing the modulation to adaptively balance between discontinuous and continuous pulse width modulation.

[0075] An area of operation controlled by the modulation control factor X is illustrated in FIG. 3. The area of operation is defined by the area of (0, Xmax) and Xmax is defined according to equation [1] above. In this disclosure, the modulation between CPWM and DPWM controlled by the modulation control factor X may be referred to as discontinuous offset pulse width modulation (DOPWM) in this disclosure.

[0076] The generated injection instruction 111 is used to instruct the converter 130 to generate (or adjust) the common mode voltage CMV as follows:

[0077] in which Vmax is the maximum voltage of the AC voltages, Vmin is the minimum voltage of the AC voltages.

[0078] In this way, an adaptive injection can be achieved. The generated CMV takes into account the DC voltage, the AC voltages (the maximum value and the minimum value) , and the modulation control factor X. This allows the CMV to adapt to changing operating conditions of the converter. By incorporating the modulation control factor X, this disclosure enables a smooth transition between discontinuous and continuous modulation characteristics as the modulation index M changes. The adaptive nature of the CMV injection allows for a balance between switching losses and other performance factors across different operating conditions.

[0079] Step 203: providing the injection instruction 111 to the converter 130. The injection instruction 111 is used to instruct the converter 130 to adjust the common mode voltage variably in accordance with changes in the modulation index M 135 and the modulation control factor X.

[0080] FIG. 4 (including FIG. 4A and FIG. 4B) shows a comparison between modulation signals. FIG. 4A shows a modulation signal of a conventional DPWM with modulation index = 0.9. In this case, the modulation signal exhibits a single large step change during each cycle, corresponding to clamping period characteristic of DPWM methods.

[0081] FIG. 4B shows a modulation signal generated according to this disclosure. This signal demonstrates a unique characteristic: instead of a single large step, it features two smaller voltage steps. These steps are a result of the adaptive common-mode voltage injection controlled by the modulation control factor X.

[0082] The comparison between FIG. 4A and FIG. 4B highlights a key advantage of the present invention. The two smaller steps in the modulation signal of this application, as opposed to the single large step in conventional DPWM, contribute to reduced common-mode voltage, lower leakage current, and decreased disturbances. This modification to the modulation signal allows to maintain the efficiency benefits of discontinuous modulation while mitigating its drawbacks, particularly at lower modulation indices.

[0083] FIG. 5 (including FIG. 5A, FIG. 5B, FIG. 5C) illustrates modulation signals generated according tothis disclosure at different modulation indices.

[0084] FIG. 5A shows a modulation signal at a relatively low modulation index of M = 0.5. At this operating point, the signal exhibits characteristics that are the same as continuous pulse width modulation: zero switching period, and less pronounced voltage steps. This adaptation helps mitigate the common-mode voltage and harmonic issues typically associated with discontinuous pulse width modulation at low modulation indices.

[0085] FIG. 5B depicts a modulation signal at a modulation index of M = 0.9. It shows a balance between  continuous and discontinuous modulation characteristics. The non-switching period becomes more noticeable, and the voltage steps are more defined compared to FIG. 5A.

[0086] FIG. 5C depicts a modulation signal at a relative high modulation index of M = 1.12. In this scenario, the signal exhibits characteristics more similar to discontinuous pulse width modulation, with a prominent non-switching period. This behavior is optimal for high modulation indices, where discontinuous modulation typically offers lower switching losses.

[0087] The progression shown in FIG. 5A through 5C clearly demonstrates that this disclosure can smoothly adjust the modulation strategy from a low modulation index to a high modulation index. This adaptive behavior enables the converter to maintain optimal performance, balancing between switching losses, common-mode voltage, and harmonic content as operating conditions change.

[0088] FIG. 6 illustrates modulation signals generated according to this disclosure as the modulation index changes from 0.5 to 1.15.

[0089] According to FIG. 6, as the modulation index increases from left to right, several notable changes can be observed:

[0090] - non-switching period: At lower modulation indices (left side) , the non-switching period is zero, resembling continuous pulse width modulation characteristics. As the modulation index increases (moving right) , the non-switching period gradually becomes more pronounced, approaching the behavior of traditional discontinuous pulse width modulation at higher indices;

[0091] - waveform shape: The overall shape of the modulation signal transforms gradually from a more sinusoidal-like waveform at lower indices to a more trapezoidal shape at higher modulation indices.

[0092] This disclosurecan eliminate the need for abrupt switching between different modulation techniques, thereby avoiding potential instabilities or transients in the system. It enables the converter to maintain an optimal balance between switching losses, common-mode voltage, and harmonic content across the entire range of operation.

[0093] FIG. 7 (including FIG. 7A and FIG. 7B) illustrates common-mode voltages injected according to this disclosure at two different modulation indices. FIG. 7A shows an injected CMV when the modulation index is 1.12. FIG. 7B depicts an injected CMV when the modulation index is 0.9.

[0094] The disclosure introduces a common-mode voltage generation method and a corresponding controller for DC / AC converters that offers significant advantages over conventional modulation techniques. The adaptive discontinuous offset pulse width modulation strategy addresses the limitations of both conventional discontinuous and continuous pulse width modulation methods.

[0095] One benefit is the elimination of the need to switch between different modulation methods, thereby avoiding associated disturbances. At low modulation indices, the technique reduces common-mode voltage, leakage current, and disturbances. It also minimizes oscillations in the DC-link voltage and reduces semiconductor losses. At high modulation indices, the method maintains the low switching losses characteristic of DPWM while still reducing common-mode voltage, leakage current, and disturbances.

[0096] This disclosure combines the low semiconductor losses and high efficiency of DPWM with the acceptable common-mode voltage levels and reduced disturbances typical of CPWM. The result is a single, adaptive modulation strategy that optimizes performance across the entire range of modulation indices.

[0097] This disclosure can be applicable to any 3N phase DC / AC converter (where N = 1, 2, 3, . . . ) . This makes it suitable for a wide range of applications including photovoltaic systems, energy storage systems, electric vehicles, and any power conversion system requiring DC / AC conversion. Furthermore, the technique supports bidirectional operation of the converter, functioning effectively in both rectification and inversion modes.

[0098] One of the most significant beneficial effects of this invention is the reduction in the size of passive CM chokes required. This leads to reduced costs and improved power density of the overall system. Additionally, by reducing semiconductor power losses, the method further enhances both the power density and efficiency of the converter compared to existing technologies.

[0099] In conclusion, this disclosure offers a comprehensive solution for improving the efficiency, reliability, and performance of power conversion systems across diverse operating conditions and applications. The adaptive nature of the modulation strategy, combined with its wide applicability and beneficial effects on system design, positions this invention as a valuable contribution to fields such as renewable energy integration, electric transportation, and energy storage systems.

[0100] It is noted that the entities in the present disclosure may comprise processing circuitry configured to perform, conduct or initiate the various operations of the device described herein, respectively. The processing circuitry may comprise hardware and software. The hardware may comprise analog circuitry or digital circuitry, or both analog and digital circuitry. The digital circuitry may comprise components such as application-specific integrated circuits (ASICs) , field-programmable arrays (FPGAs) , digital signal processors (DSPs) , or multi-purpose processors. The digitial circuitry may be a chipset. Optionally, the processing circuitry comprises one or more processors and a non-transitory memory connected to the one or more processors. The non-transitory memory may carry executable program code which, when executed by the one or more processors, causes the device to perform, conduct or initiate the operations or methods described herein, respectively.

[0101] This disclosure has been described in conjunction with various embodiments as examples as well as implementations. However, other variations can be understood and effected by those persons skilled in the art and practicing the claimed subject matter, from the studies of the drawings, this disclosure and the independent claims. In the claims as well as in the description the word “comprising” does not exclude other elements or steps and the indefinite article “a” or “an” does not exclude a plurality. For example, the user-defined code indicated by the data request may comprise a series of executable binaries and / or commands. A single element or another unit may fulfill the functions of several entities or items recited in the claims. The mere fact that certain measures are recited in the mutual different dependent claims does not indicate that a combination of these measures cannot be used in an advantageous implementation.

Claims

1.A common-mode voltage generation method (200) , wherein the method is applied to a controller (110) for controlling a DC / AC converter (130) , and the method comprises:obtaining (201) n DC voltage (131) , AC voltages (133) , and a modulation index (135) of the converter;generating (202) an injection instruction (111) of a common mode voltage for pulse width modulation based on the DC voltage (131) , the AC voltages (133) , the modulation index (135) , and an adjustable modulation control factor (X) ;providing (203) the injection instruction (111) to the converter (130) , wherein the injection instruction (111) is used to instruct the converter (130) to adjust the common mode voltage variably in accordance with changes in the modulation index (135) and the modulation control factor (X) .2.The method (200) according to claim 1, wherein the modulation control factor (X) is variable and is set based on performance requirements of the converter.3.The method (200) according to claim 1 or 2, wherein the modulation control factor (X) is in a range of zero to a maximum modulation control factor (Xmax) , wherein the maximum modulation control factor is determined as follows: wherein Xmax is the maximum modulation control factor, and M is the modulation index.4.The method (200) according to any one of claims 1 to 3, wherein the modulation index (M) and the modulation control factor (X) are used to control a step change of a modulation signal (ΔM) and a non-switching period (Tnon) of the pulse width modulation applied to the converter (130) .5.The method (200) according to claim 4, wherein the step change of a modulation signal (ΔM) is equal to and the non-switching period (Tnon) is equal to a real part of whereinM is the modulation index, X is the modulation control factor, and asin () is an arcsine function.6.The method (200) according to any one of claims 1 to 5, wherein the step of generating the injection instruction (111) of the common mode voltage comprises:in response to determining that a sum of a maximum voltage (Vmax) and a minimum voltage (Vmin) of the AC voltages minus the modulation control factor (X) does not drop below zero, generating a first injection instruction used to instruct the converter to generate the common mode voltage as half of the DC voltage minus the maximum voltage of the AC voltages;in response to determining that a sum of a maximum voltage (Vmax) and a minimum voltage (Vmin) of the AC voltages plus the modulation control factor (X) drops below zero, generating a second injection instruction used to instruct the converter to generate the common mode voltage as half of the negative DC voltage minus the minimum voltage of the AC voltages; andotherwise, generating a third injection instruction used to instruct the converter to generate the common mode voltage as zero.7.The method (200) according to any one of claims 1 to 6, wherein the injection instruction (111) is used to instruct the converter (130) to generate the common mode voltage as follows: wherein CMV is the common mode voltage, Vdc is the DC voltage, Vmax is the maximum voltage of the AC voltages, Vmin is the minimum voltage of the AC voltages, and X is the modulation control factor.8.A controller (110) for controlling a DC / AC converter (130) , the controller (110) being configured to:obtain a DC voltage (131) , AC voltages (133) , and a modulation index (135) of the converter (130) ;generate an injection instruction (111) of a common mode voltage for pulse width modulation based on the DC voltage (131) , the AC voltages (133) , the modulation index (135) , and an adjustable modulation control factor (X) ;provide the injection instruction (111) to the converter (130) , wherein the injection instruction (111) is used to instruct the converter (130) to adjust the common mode voltage variably in accordance with changes in the modulation index (135) and the modulation control factor (X) .9.The controller (110) according to claim 8, wherein the modulation control factor is in a range of zero to a maximum modulation control factor, wherein the maximum modulation control factor is determined as follows: wherein Xmax is the maximum modulation control factor, and M is the modulation index.10.The controller (110) according to claim 8 or 9, wherein the modulation index and the modulation control factor are used to control a maximum step change of the modulation signal and a non-switching period of a pulse width modulation applied to the converter.11.The controller (110) according to claim 10, wherein the maximum step change of a modulation signal is equal to and the non-switching period is equal to a real part of whereinM is the modulation index, X is the modulation control factor, and asin () is an arcsine function.12.The controller (110) according to any one of claims 8 to 11, wherein the injection instruction is used to instruct the converter to generate the common mode voltage as follows: wherein CMV is the generated common mode voltage, Vdc is the DC voltage, Vmax is the maximum voltage of the AC voltages, Vmin is the minimum voltage of the AC voltages, and X is the modulation control factor.13.A system (100) comprising a controller (110) according to any one of claims 8 to 12, and a DC / AC converter (130) , wherein the DC / AC converter (130) is configured to:- receive the injection instruction (111) of the common mode voltage from the controller (110) ,- generate the common mode voltage; and- perform pulse width modulation based on the generated common mode voltage.14.The system (100) according to claim 13, wherein for performing the pulse width modulation, the converter (130) is configured to generate a modulation signal using the generated common mode voltage.15.A computer program comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the method according to any one of claims 1 to 7.

Images