Giải thuật PWM cho nghịch lưu hình T ba bậc để triệt tiêu điện áp common - mode

=í
ïïïï - =ïïïî
 (1) 
Nhằm mục đích thuận lợi trong quá trình 
phân tích, biến TX được định nghĩa sao cho: 
.
2
dc
XO X
V
U T= (2) 
Giá trị của TX được xác định qua 
phương trình sau: 
1
2
3
1 1
0 1
1 1
X
X X
X
if S
T if S
if S
ì =ïïïï= =í
ïïï - =ïî
 (3) 
Điện áp từ pha so với tâm tải được xác 
định dựa trên công thức sau: 
2 1 1
1
. 1 2 1 .
3
1 1 2
AG AO
BG BO
CG CO
V U
V U
V U
é ù é ùé ù- -
ê ú ê úê ú
ê ú ê úê ú= - -
ê ú ê úê ú
ê ú ê úê ú- -ë ûë û ë û
 (4) 
Do tải sử dụng trong mạch nghịch lưu là 
cân bằng, nên: 
0AG BG CGV V V+ + = (5) 
Từ các phương trình trên, CMV có thể 
được xác định thông qua điện áp ngõ ra ba 
pha của mạch nghịch lưu. Cụ thể, được biểu 
diễn bởi phương trình sau: 
.
3 6
AO BO CO A B C
GO dc
V V V T T T
V V
+ + + +
= =
 (6) 
Dựa vào công thức (6), tương ứng với 
mỗi giá trị của TA, TB, TC, luôn luôn xác 
định được một giá trị CMV. Bảng 2 liệt kê 
các giá trị CMV ứng với các trạng thái của 
TA, TB, TC. 
Như trình bày ở bảng 2, các giá trị [TA 
TB TC] là một trong các giá trị [-1 0 1], [-1 1 
0], [0 -1 1], [0 0 0], [0 1 -1], [1 -1 0] và [1 0 
-1] thì CMV bằng không. Từ đó, dễ dàng xác 
định được điều kiện để triệt tiêu CMV như 
sau: 
0A B CT T T (7) 
Bảng 2. Giá trị CMV 
STT TA TB TC CMV 
1 -1 -1 -1 -Vdc/2 
2 -1 -1 0 -Vdc/3 
3 -1 -1 1 -Vdc/6 
4 -1 0 -1 -Vdc/3 
5 -1 0 0 -Vdc/6 
6 -1 0 1 0 
7 -1 1 -1 -Vdc/6 
8 -1 1 0 0 
9 -1 1 1 +Vdc/6 
10 0 -1 -1 -Vdc/3 
11 0 -1 0 -Vdc/6 
12 0 -1 1 0 
13 0 0 -1 -Vdc/6 
14 0 0 0 0 
15 0 0 1 +Vdc/6 
16 0 1 -1 0 
17 0 1 0 +Vdc/6 
18 0 1 1 +Vdc/3 
44 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 54 (09/2019) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
STT TA TB TC CMV 
19 1 -1 -1 -Vdc/6 
20 1 -1 0 0 
21 1 -1 1 +Vdc/6 
22 1 0 -1 0 
23 1 0 0 +Vdc/6 
24 1 0 1 +Vdc/3 
25 1 1 -1 +Vdc/6 
26 1 1 0 +Vdc/3 
27 1 1 1 +Vdc/2 
3.2. Phương pháp PWM triệt tiêu CMV 
Ba tín hiệu tham chiếu được sử dụng 
trong phương pháp PWM truyền thống để 
điều khiển tín hiệu đóng ngắt cho các khóa 
bán dẫn của T2I được biểu diễn như sau: 
( )
( )
( )
sin
sin 2 / 3
sin 2 / 3
A
B
C
V m
V m
V m
q
q p
q p
ìï =ïïï = -í
ïïï = +ïî
 (8) 
m là chỉ số điều chế và được xác định. 
0 1m (9) 
Để dễ dàng trong việc giải thích, 𝐿𝑥và 
(𝑥 = 𝑎, 𝑏, 𝑐) được định nghĩa như sau: 
1 0
0 0
x
x
x
if V
L
if V
 (10) 
Với 𝐿𝑥 được định nghĩa bởi phương 
trình (10), sai số giữa 𝑉𝑥 và 𝐿𝑥 được xác 
định như sau: 
x x xV L (11) 
Trong đó, 𝜀𝑥 với (𝑥 = 𝑎, 𝑏, 𝑐) là sai số 
giữa 𝑉𝑥 và 𝐿𝑥. 
Từ (10) và (11) kết hợp với điều kiện tải 
cân bằng (𝑉𝐴𝐺 + 𝑉𝐵𝐺 + 𝑉𝐶𝐺 = 0). Dễ dàng 
chứng minh được: 
1 1
2 2
A B C
A B C
A B C
if L L L
if L L L
  
 (12) 
Giải thuật triệt tiêu CMV cho T2I được 
giải thích thông qua hai trường hợp: 𝜀𝐴 +
𝜀𝐵 + 𝜀𝐶 = 1 và 𝜀𝐴 + 𝜀𝐵 + 𝜀𝐶 = 2. 
Không mất tính tổng quát, giả sử rằng 
A B C   (13) 
Trường hợp 1: 𝜀𝐴 + 𝜀𝐵 + 𝜀𝐶 = 1 
1
0
-1
1 
0
1
0
0
-1
TA
TB
TC
VC
VB
VA
1
ref1=1- A
ref2= C
0
 C
 A
 B
t
t
t
t
t
CMV
0
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7
t
t
t
t
TA
TB
TC
1
0
1
0
0
-1
CMV
t
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6
0
a) b)
Hình 3. Trường hợp 1 của giải thuật PWM 
triệt tiêu CMV. (a) bình thường (b) triệt tiêu 
CMV 
Trong trường hợp 1, để triệt tiêu CMV, 
hai tín hiệu điều khiển mới 𝑟𝑒𝑓1 và 𝑟𝑒𝑓2 
được định nghĩa dựa trên giá trị lớn nhất và 
nhỏ nhất của 𝜀𝑥 với (𝑥 = 𝑎, 𝑏, 𝑐) như sau: 
1 min
2 max
1ref
ref


 (14) 
Với giả thuyết (13), trong trường hợp 
này, 𝑟𝑒𝑓1 và 𝑟𝑒𝑓2 được xác định thông qua 
𝜀𝑎 và 𝜀𝑐 như Hình. 3(b). Khi đó, các tín 
hiệu 𝑇𝐴, 𝑇𝐵 và 𝑇𝐶 được tổng hợp dựa trên 
𝑟𝑒𝑓1 và 𝑟𝑒𝑓2 theo quy luật được biểu diễn ở 
Hình. 3(b). 
Hình. 3(a) biễu diễn phương pháp PWM 
thông thường cho TL-T2I. Giá trị CMV đối 
với phương pháp này bị triệt tiêu trong 
khoảng thời gian từ t1 đến t2 và t5 đến t6, 
trong các khoảng thời gian còn lại luôn luôn 
tồn tại một giá trị CMV khác không. 
Đối với phương pháp PWM triệt tiêu 
CMV được trình bày ở Hình. 3(b), giá trị 
CMV bằng không trong suốt quá trình hoạt 
động của mạch nghịch lưu. 
Trường hợp 2: 𝜀𝐴 + 𝜀𝐵 + 𝜀𝐶 = 2 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 54 (09/2019) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
45 
1 
0
1
0
2
1
0 
-1
0
-1
1
0
TA
TB
TC
VC
VB
VA
 C
 B
 A
t
-1
1
0
t
t
t
t
CMV
0
t
ref1= A
ref2=1- C
0
-1
0
-1
1
0
0
1
t
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6
a) b)
TA
TB
TC
CMV
0
Hình 4. Giải thuật PWM triệt tiêu CMV cho 
trường hợp 2. (a) bình thường (b) triệt tiêu 
CMV 
Tương tự trường hợp 1, trong trường hợp 
2, để triệt tiêu CMV, hai tín hiệu điều khiển 
mới 𝑟𝑒𝑓1 và 𝑟𝑒𝑓2 được định nghĩa dựa trên 
giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của 𝜀𝑥 với (𝑥 =
𝑎, 𝑏, 𝑐) như sau: 
1 min
2 max1
ref
ref


 (15) 
Cụ thể, khi sử dụng giả thuyết (13), giá 
trị 𝑟𝑒𝑓1 và 𝑟𝑒𝑓2 được tính toán dựa trên 𝜀𝑎 
và 𝜀𝑐 như hình 4(b). 
Đối với phương pháp thông thường, 
trong khoảng thời gian từ t2 đến t3 và t4 đến 
t5, giá trị CMV bằng không. Tuy nhiên, tại 
các thời điểm khác, CMV không được triệt 
tiêu, được biểu diễn ở Hình. 4(a). 
Trong Hình. 4(b), khi sử dụng hai tín 
hiệu 𝑟𝑒𝑓1 và 𝑟𝑒𝑓2 để tổng hợp 𝑇𝐴, 𝑇𝐵 và 
𝑇𝐶, CMV được triệt tiêu tại mọi thời điểm 
trong một chu kỳ sóng mang. 
Trên đây trình bày hai trường hợp của 
giải thuật triệt tiêu CMV cho cấu hình 
TL-T2I với giả thuyết (13). Giải thuật này có 
thể được thực hiện tương tự đối với các 
trường hợp khác của 𝜀𝑥 với (𝑥 = 𝑎, 𝑏, 𝑐) 
nhằm mục đích triệt tiêu CMV. Lưu đồ thực 
hiện giải thuật này được trình bày trong 
Hình. 5. 
Đúng
VX (X=A, B, C)
LX (X=A, B, C)
ƐX (X=A, B, C)
ƐA+ ƐB+ƐC=1
Trường hợp 1 Trường hợp 2
Sai
TX (X=A, B, C)
Khối tạo xung kích
Hình 5. Lưu đồ giải thuật triệt tiêu CMV cho 
TL-T2I. 
4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC 
NGHIỆM 
4.1 Kết quả mô phỏng 
Để kiểm chứng giải thuật triệt tiêu CMV 
cho TL-T2I được trình bày trong phần 3, 
nhóm nghiên cứu tiến hành mô phỏng và 
thực nghiệm dựa trên phần mềm PSIM và mô 
hình thực nghiệm với các thông số sau: 
Bảng 3. Các thông số mô phỏng và thực 
nghiệm của TL-T2I. 
Thông số các thành phần Giá trị 
Điện áp ngõ vào Vdc 350 VDC 
Điện áp ngõ ra Vo 110VRMS 
Tần số ngõ ra fo 50 Hz 
Tần số sóng mang fs 5 kHz 
Tỉ số điều chế M 0.89 
Tụ điện C1=C2 2200 F 
Mạch lọc LC Lf and Cf 3 mH và 10 F 
Tải trở Rt 40 Ω 
46 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 54 (09/2019) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
Hình 6. Kết quả mô phỏng giải thuật triệt 
tiêu CMV cho TL-T2I. Từ trên xuống dưới: 
dòng điện 3 pha (Ia, Ib, Ic), điện áp pha 
(VAG), điện áp cực (VAO), điện áp dây 
(VAB), điện áp tải (VR) và điện áp 
common-mode (CMV). 
Với thông số mô phỏng được liệt kê ở 
Bảng. 3 và kết quả mô phỏng được biểu diễn 
ở Hình. 6, có thể thấy rằng, khi sử dụng giải 
thuật triệt tiêu CMV đã được trình bày, CMV 
luôn luôn bằng không trong suốt quá trình 
hoạt động của TL-T2I. 
Mạch nghịch lưu tạo ra 3 bậc điện áp 
+175V, 0V và -175V ở ngõ ra, được thể hiện 
ở dạng sóng VAO trong Hình. 6. 
Vì CMV được triệt tiêu nên dạng sóng 
điện áp cực (VAO) cũng chính là dạng sóng 
điện áp pha (VAG) được biểu diễn như Hình. 
6. 
Với điện áp ngõ vào là 350V và chỉ số 
điều chế là 0.89, điện áp ngõ ra trên tải được 
tính toán gần bằng 110VRMS, hệ quả là 
dòng điện ngõ ra có giá trị hiệu dụng là 
2.75A được biểu diễn bằng dạng sóng VR và 
Ia, Ib, Ic trên Hình. 6. 
Hình 7. Kết quả mô phỏng của giải thuật 
triệt tiêu CMV và giải thuật truyền thống. (a) 
Tổn hao chuyển mạch, (b) Tổn hao dẫn, (c) 
THD điện áp pha ngõ ra (VAG). 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 54 (09/2019) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
47 
Các kết quả tổn hao do hiện tượng 
chuyển mạch, tổn hao dẫn của các khóa bán 
dẫn cũng như THD của điện áp pha ngõ ra 
trong 3LT2I được thống kê bằng mô phỏng 
với chỉ số điều chế (M) thay đổi từ 0.1 đến 
0.9 áp dụng cho hai trường hợp: giải thuật 
triệt tiêu CMV và giải thuật truyền thống, 
được biểu diễn như Hình. 7. Có thể thấy 
rằng, khi sử dụng giải thuật triệt tiêu CMV, 
công suất tổn hao do chuyển mạch cũng như 
THD của VAG tăng hơn so với trường hợp 
bình thường. Trong khi, công suất tổn hao 
dẫn của các khóa bán dẫn hầu như không 
thay đổi do hệ số công tác của các khóa là 
không đổi đối với hai giải thuật. Hình. 7 biểu 
thị THD của giải thuật triệt tiêu CMV tăng 
khoảng 56.7% so với giải thuật bình thường. 
4.2 Kết quả thực nghiệm 
Hình 8. Kết quả thực nghiệm. Từ trên xuống 
dưới: (a) Dòng điện ba pha (Ia, Ib, Ic), 
(b) Điện áp pha (VAG). 
Hình 9. Kết quả thực nghiệm. Từ trên xuống 
dưới: (a) Điện áp cực (VAO), 
(b) Điện áp dây (VAB). 
Hình 10. Kết quả thực nghiệm. Từ trên 
xuống dưới: (a) Điện áp trên tải R (VR), 
(b) Điện áp common-mode (CMV). 
Kết quả thực nghiệm được trình bày ở 
Hình. 8, Hình. 9 và Hình. 10 được tiến hành 
với các thông số được liệt kê ở Bảng. 3. 
Hình. 8. trình bày kết quả thực nghiệm 
dòng điện ngõ ra trên tải R và điện áp từ pha 
đến tâm tải (VAG). Thực tế đo được, giá trị 
hiệu dụng của dòng điện ngõ ra là 
2.59ARMS. Hình. 9 trình bày kết quả thực 
nghiệm điện áp từ pha so với tâm nguồn 
(VAO) và điện áp dây (VAB). 
Giải thuật triệt tiêu CMV được sử dụng 
làm cho VAG giống với VAO. Thực nghiệm 
đo được hai dạng sóng này bao gồm 3 cấp 
điện áp có giá trị gần bằng: +175V, 0V và 
-175V được trình bày như Hình. 8 và Hình. 
9. CMV trong trường hợp này có giá trị gần 
bằng không. Cụ thể giá trị hiệu dụng của 
CMV đo được là 3.97VRMS được trình bày 
trong Hình. 10, giá trị hiệu dụng của điện áp 
tải đo được là 107VRMS. 
5. KẾT LUẬN 
Bài báo này đã trình bày giải thuật PWM 
điều khiển cho mạch nghịch lưu ba bậc hình 
T nhằm mục đích triệt tiêu điện áp 
common-mode. 
Nguyên lý hoạt động, lý thuyết triệt tiêu 
CMV đã được trình bày và kiểm chứng qua 
các kết quả mô phỏng dưới sự hỗ trợ của 
phần mềm PSIM. 
Các kết quả thực nghiệm cũng được 
trình bày, phù hợp với các kết quả mô phỏng 
cũng như lý thuyết đã nêu ra. 
48 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 54 (09/2019) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
Cấu hình và giải thuật cho nghịch lưu 
hình T đã được phân tích phù hợp với các 
ứng dụng yêu cầu công suất vừa và nhỏ. 
LỜI CẢM ƠN 
 Bài báo này được thực hiện tại phòng thí 
nghiệm điện tử công suất nâng cao D405 với 
sự hỗ trợ của dự án KC186 của Trường Đại 
học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí 
Minh. 
Danh mục từ viết tắt 
NPC Neutral point Clamped 
FC Flying Capacitor 
T2I T-Type inverter 
TL-T2I Three-level T-Type Inverter 
PWM Pulse Width Modulation 
CMV Common mode voltage 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] D. T. Do and M. K. Nguyen, “Three-level quasi-switched boost Ttype inverter: 
analysis, PWM control, and verification,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 65, no. 10, 
pp. 8320 – 8329, Oct. 2018. 
[2] Mohammad Ahmad, Anil Kumar Jha, Sitaram Jana and, Kishore Kumar, “Simulation 
and Performance Analysis of a Grid Connected Multilevel Inverter Considering Either 
Battery or Solar PV as DC Input Sources”, IEEE, 978-1-5090- 6218-8/17, 2017. 
[3] Ngo Bac Bien, Nguyen Minh Khai, Do Duc Tri, Ngo Van Thuyen, “Bộ nghịch lưu 
chuyển tụ điện 9 bậc”, Tạp chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật, Đại học Sư Phạm Kỹ 
Thuật Tp HCM, số 44A, xuất bản tháng 10 năm 2017. 
[4] Lương Hoàn Tiến, Nguyễn Minh Khai, Trần Văn Thuận, Ngô Văn Thuyên, “ Bộ nghịch 
lưu một pha năm bậc nguồn Z hình T”, Xuất bản Trong Tạp Chí Tự Động Hóa Ngày 
Nay, hội Tự Động Hóa Việt Nam, số 16, xuất bản tháng 08 năm 2016. 
[5] Q. Song, W. Liu, Q. Yu, X. Xie, and Z. Wang, “A neutral-point potential balancing 
algorithm for three-level NPC inverters using analytically injected zero-sequence 
voltage,” in Proc. IEEE Applied Power Electronics Conf., vol. 1, 2003, pp. 228–233. 
[6] M. Malinowski, K. Gopakumar, J. Rodriguez, and M. A. Peérez, “A survey on cascaded 
multilevel inverters,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 57, no. 7, pp. 2197–2206, Jul. 
2010. 
[7] J. Huang and K. A. Corzine, “Extended operation of flying capacitor multilevel 
inverters,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 21, no. 1, pp. 140– 147, Jan. 2006. 
[8] Ghasem Hosseini Aghdam, "Optimised active harmonic elimination technique for 
three-level T-type inverters,” IET Power Electron.,vol. 8, no. 11, pp. 425-433, jun. 
2013. 
[9] C. Qin, C. Zhang, A. Chen, X. Xing and G. Zhang, “A Space Vector Modulation 
Scheme of Quasi-Z-Source Three-Level T-Type Inverter for Common-Mode Voltage 
Reduction,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. PP, DOI 10.1109/TIE.2018.2798611, no. 
99, pp. 1–1, Jan. 2018. 
[10] Nho-Van Nguyen, Tam-Khanh Tu Nguyen, Hong-Hee Lee, “A Reduced Switching 
Loss PWM Strategy to Eliminate Common Mode Voltage in Multilevel Inverters”,27 
IEEE Transactions on Power Electronics, PTC’05, vol. 30, no. 10, pp. 1–15, Oct. 2015. 
[11] Nho-Van Nguyen, Tam-Khanh Tu Nguyen, Hong-Hee Lee, “Eliminated 
Common-Mode Voltage Pulsewidth Modulation to Reduce Output Current Ripple for 
Multilevel Inverters”, IEEE Transactions on Power Electronics, PTC’05, vol. 31, issue. 
8, pp. 1–15, Aug. 2016. 
[12] U. T. Shami and H. Akagi, “Experimental discussions on a shaft end-to-end voltage 
appearing in an inverter-driven motor,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 24, no. 6, pp. 
1532–1540, Jun. 2009. 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 54 (09/2019) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
49 
[13] F. J. T. E. Ferreira, M. V. Cistelecan, and A. T. De Almeida, “Evaluation of 
slot-embedded partial electrostatic shield for high-frequency bearing current mitigation 
in inverter-fed induction motors,” IEEE Trans. Energy Conver., vol. 27, no. 2, pp. 382–
390, Jun. 2012. 
[14] H. Akagi and T. Shimizu, “Attenuation of conducted EMI emissions from an 
inverter-driven motor,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 23, no. 1, pp. 282–290, Jan. 
2008. 
[15] S. Ogasawara and H. Akagi, "Modeling and Damping of High-Frequency Leakage 
Currents in PWM Inverter-Fed AC Motor Drive Systems," IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 
32, no. 5, pp. 1105-1114, Sep./Oct. 1996. 
[16] J. S. Lee and K. B. Lee, “New modulation techniques for a leakage current reduction 
and a neutral-point voltage balance in transformerless photovoltaic systems using a 
three-level inverter,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 29, no. 4, pp. 1720-1732, Apr. 
2014. 
[17] M. C. Cavalcanti, K. C. de Oliveira, A. M. de Farias, F. A. S. Neves, G. M. S. Azevedo, 
and F. C. Camboim, “Modulation techniques to eliminate leakage currents in 
transformerless three-phase photovoltaic systems,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 57, 
no. 4, pp. 1360-1368, Apr. 2010. 
Tác giả chịu trách nhiệm bài viết: 
Trần Vĩnh Thanh 
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM 
Email:tranvinhthanh.tc@gmail.com