Kỹ thuật vector không gian cải tiến cho nghịch lưu hình t ba bậc để giảm điện áp common mode

 t5) 
khóa T1 dẫn, trong khi đó khóa T2 ngắt được 
mô tả ở Hình. 6(a). Các diode D2, D3 và D4 
phân cực thuận trong khi đó diode D1 phân 
cực ngược. Cuộn cảm L và tụ điện C1 xả 
trong khi tụ điện C2 nạp. Điện áp trên cuộn 
dây được xác định: 
L
g C
dI
L V V
dt
 (1) 
Trạng thái NST 2: (t8 đến t9 và t10 đến 
t11) khóa T2 dẫn, trong khi đó khóa T1 ngắt 
được mô tả ở Hình. 6(b). Các diode D1, D2 và 
D3 phân cực thuận trong khi đó diode D4 
phân cực ngược. Cuộn cảm L và tụ điện C2 
xả trong khi tụ điện C1 nạp. Điện áp trên 
cuộn dây được xác định: 
L
g C
dI
L V V
dt
 (2) 
Trạng thái NST 3: (t3 đến t4 và t9 đến t10) 
khóa T1 và T2 đều dẫn được mô tả ở Hình. 
6(c). Các Diode D1 và D4 phân cực ngược 
trong khi đó Diode D2 và D3 phân cực thuận. 
Cuộn cảm L được nạp năng lượng, các tụ 
điện C1 và C2 xả. Điện áp trên cuộn dây được 
xác định: 
L
g
dI
L V
dt
 (3) 
Trạng thái NST 4: (t1 đến t2, t5 đến t6, t7 
đến t8 và t11 đến t12) khoá T1 và T2 ngắt được 
mô tả ở Hình 6(d), các Diode D1, D2, D3 và 
D4 phân cực thuận. Cuộn dây xả năng lượng 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 54 (09/2019) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
61 
trong khi đó các tụ C1 và C2 được nạp năng 
lượng. Điện áp trên cuộn dây được xác định: 
2L g C
dI
L V V
dt
 (4) 
2.1.2 Trạng thái ngắn mạch (t0 đến t1, t6 
đến t7, và t12 đến t13) 
Trong suốt trạng thái ST trong bộ nghịch 
lưu hình T, các khóa SX1 đến SX4 cùng đóng 
được mô tả ở Hình. 6(e), cùng lúc đó các 
khóa T1 và T2 được kích ngắt. Các Diode D1, 
D4 phân cực thuận, Diode D2, D3 phân cực 
ngược. Thời gian tồn tại của trạng thái này là 
D0T. Trong khoảng thời gian này cuộn cảm 
nạp năng lượng từ ngồn Vg và các tụ điện C1 
và C2 cách ly khỏi mạch. Điện áp trên cuộn 
dây được xác định: 
L
g
dI
L V
dt
 (5) 
2.2 Phân tích trạng thái ổn định 
Tổng thời gian tồn tại của trạng thái NST 
1 trong một chu kỳ sóng mang là: 
0( ). / 2d D T trong đó d là chu kỳ làm việc 
của khóa T1 được điều khiển bởi Vcon1. 
Tổng thời gian tồn tại trạng thái NST 2 trong 
một chu kỳ sóng mang là:
0( ). / 2d D T , 
trong đó d là chu kỳ làm việc của khóa T2 
được điều khiển bởi Vcon2. Tổng thời gian 
tồn tại của trạng thái NST 3 và ST là 
0D T . 
Khoảng thời gian còn lại của trạng thái NST 
4 trong một chu kỳ sóng mang là 
0T D T dT . Điện áp trên tụ được xác định 
như sau: 
1 2
02 3
g
C C C
V
V V V
D d
(6) 
Với d là chu kỳ ngắn mạch của mạng 
nguồn kháng, D0 là chu kỳ ngắn mạch của 
nghịch lưu hình T. 
Điện áp đỉnh ngõ ra nghịch lưu được xác 
định: 
0
2 2
. .
2 2 33 3
ˆ PN
x g
M V M
v V
D d

 (7) 
Với M là chỉ số điều chế của phần nghịch lưu. 
3. PHƯƠNG PHÁP SVPWM CỦA 3L 
qSBT2I THÔNG THƯỜNG 
Trong mạch nghịch lưu 3 bậc hình T ở 
hình (5), mỗi pha có 4 khóa tạo ra 3 trạng 
thái chuyển mạch là: P, O, N. Tổ hợp 3 pha 
có tổng cộng 27 trạng thái chuyển mạch 
(vector) được sử dụng cụ thể như [3 vector 
zero], [12 vector nhỏ], [6 vector trung bình] 
và [6 vector lớn]. Giải thuật SVPWM thông 
thường chia 27 vector này thành 6 sector, 
mỗi sector chia thành 4 vùng được trình bày 
cụ thể trong [14]. Với vector �⃗� 𝑟𝑒𝑓 được định 
nghĩa như sau: 
2 2
3 3
2
( . . )
3
j j
ref AO BO COV V V e V e
 (8) 
Trong đó: VAO, VBO, VCO là điện áp pha 
ngõ ra của bộ nghịch lưu. 
Trong [14] sử dụng hầu hết 27 vector để 
tổng hợp �⃗� 𝑟𝑒𝑓 trong suốt quá trình hoạt 
động của bộ nghịch lưu. 
Điện áp CMV là giá trị trung bình của 
điện áp ngõ ra 3 pha được tính toán như sau: 
3
AO BO CO
CMV
V V V
V
 (9) 
Bảng 1. Các vector và giá trị điện áp 
common mode cho 3L qSBT2I 
Vectors State VCM State VCM State VCM 
0 [OOO] 0 [PPP] +Vc [NNN] -Vc 
Dạng P 
Nhỏ 
[POO] +Vc/3 [PPO] +2Vc/3 [OPO] +Vc/3 
[OPP] +2Vc/3 [OOP] +Vc/3 [POP] +2Vc/3 
Dạng N 
Nhỏ 
[ONN] -2Vc/3 [OON] -Vc/3 [NON] -2Vc/3 
[NOO] -Vc/3 [NNO] -2Vc/3 [ONO] -Vc/3 
Trung bình 
[PON] 0 [OPN] 0 [NPO] 0 
[NOP] 0 [ONP] 0 [PNO] 0 
Lớn 
[PNN] -Vc/3 [PPN] +Vc/3 [NPN] -Vc/3 
[NPP] +Vc/3 [NNP] -Vc/3 [PNP] +Vc/3 
Bảng 1 trình bày giá trị CMV tương ứng 
với mỗi vector của bộ nghịch lưu. Có thể 
thấy rằng các trạng thái vector [PPP/NNN] 
62 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 54 (09/2019) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
tạo ra CMV là lớn nhất, các vector nhỏ tạo ra 
CMV tương đối lớn và các vector trung bình 
không gây ra CMV. 
Với phương pháp [14], CMV có giá trị 
biên độ lớn nhất là +2/3Vc và nhỏ nhất là 
-2/3Vc khi các vector nhỏ được sử dụng để 
tổng hợp �⃗� 𝑟𝑒𝑓 mong muốn. 
4. PHƯƠNG PHÁP MSVPWM CỦA 3L 
qSBT2I ĐỂ GIẢM ĐIỆN ÁP 
COMMON MODE. 
Để giảm CMV, giải thuật SVPWM cải 
tiến sử dụng các vector zero, vector trung 
bình và vector lớn để tổng hợp �⃗� 𝑟𝑒𝑓. Như 
vậy, giá trị lớn nhất của CMV là +1/3Vc và 
giá trị nhỏ nhất là -1/3Vc. 
Với giải thuật cải tiến, giản đồ vector 
không gian được chia thành 12 sector gồm 6 
sector lẻ và 6 sector chẵn được sắp xếp xen 
kẻ biểu diễn ở Hình. 8. Trong bài báo này, 
sector 1 và sector 2 được xem là ví dụ đại 
diện cho sector lẻ và sector chẵn để phân tích 
kỹ thuật được sử dụng. 
[POO/ONN]
[PNN]
[PON]
[PPN][OPN]V8 [NPN]
[NPO]
[OPP/NOO]
[NPP]
[NOP]
[NNP] [ONP] [PNP]
[PNO]
Vref
θ
Sector 1
Sector 2
Sector 3Sector 4
Sector 5
Sector 6
Sector 7
Sector 8
Sector 9 Sector 10
Sector 11
Sector 12
V0 
V6 V5
V3
V2
V18
V17V15V14
V12
V11
V9
V10 V1
Hình 8. Phương pháp điều chế SVPWM cho 
3L qSBT2I 
Không mất tính tổng quát, giả sử �⃗� 𝑟𝑒𝑓 
nằm ở sector 1. Khi đó, �⃗� 𝑟𝑒𝑓 được biểu diễn 
bởi các vector điện áp �⃗� 0, �⃗� 2, �⃗� 3 với mối 
quan hệ được trình bày bởi phương trình sau: 
e 2 3. . . .r f OS L M ZV T V T V T V T
 (10) 
Trong đó, các vector điện áp 
�⃗� 0, �⃗� 2, �⃗� 3, �⃗� 𝑟𝑒𝑓 được biểu diễn như sau: 
0
0
2
6
3
e
0
4
3
2
3
2
. .
3
j
O C
j
C
j
C
j
r f
V V e
V V e
V V e
V M e

   
   
   
(11) 
Với: 𝑇𝑠 = 𝑇𝑍 + 𝑇𝑀 + 𝑇𝐿 
 M: là chỉ số điều chế 0 ≤ 𝑀 ≤ 1 
Thời gian tồn tại của �⃗� 0, �⃗� 2, �⃗� 3 được tính 
toán: 
3 sin( )
6
2 sin
L S
M S
Z S L M
T M T
T M T
T T T T


    
    
 (12) 
Chuỗi vector trong sector 1 được sắp xếp 
theo thứ tự [OOO]-[PON]-[PNN]-[OOO] và 
ngược lại, được biểu diễn như hình (9a). 
Giả sử vector điện áp �⃗� 𝑟𝑒𝑓 đang nằm ở 
sector 2. Khi đó �⃗� 𝑟𝑒𝑓 được biểu diễn bởi các 
vector điện áp �⃗� 0, �⃗� 3, �⃗� 5 với mối quan hệ 
được biểu diễn bởi phương trình sau: 
3 5 0ref S M L ZV T V T V T V T
    (13) 
Các vector điện áp 3 5 e, , ,O r fV V V V
được 
biểu diễn như sau: 
0
0
6
3
3
5
0
2
3
4
3
2
.
3
j
C
j
C
j
C
j
ref C
V V e
V V e
V V e
V V e

   
   
  
 
(14) 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 54 (09/2019) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
63 
Thời gian tồn tại của �⃗� 0, �⃗� 3, �⃗� 5 được 
tính toán: 
2 sin( )
3
3 sin( )
6
M S
L S
Z S L M
T M T
T M T
T T T T


   
    
(15) 
Chuỗi vector trong sector 2 được sắp xếp 
theo thứ tự [OOO]-[PON]-[PPN]-[OOO] và 
ngược lại, được biểu diễn như hình (9b). 
O P P P P OO O
O O N N O OO O
O N N N N OO O
0
VC
0
0
O P P P P OO O
O O P P O OO O
O N N N N OO O
0
0
0
TZ/4
TM/2
TL/2
TZ/4
TZ/4
TL/2
TM/2
TZ/4 TZ/4
TM/2
TL/2
TZ/4
TZ/4
TL2
TM/2
TZ/4
-VC
-VC
VC
VC
-VC
a) b)
Hình 9. Chuỗi vector cho sector 1 và sector 
2. (a) sector 1, (b) sector 2. 
Một cách tổng quát, có thể tạo ra xung 
kích cho các khóa bán dẫn theo quy luật 
chuỗi vector được trình bày tổng quát trong 
hình (9) và xung ngắn mạch (ST) được chèn 
vào mạch nghịch lưu ở vector [OOO] nhằm 
mục đích không ảnh hưởng đến điện áp ngõ 
ra bằng các sử dụng mô hình PWM được 
biểu diễn ở hình (7). 
5. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG. 
Nhóm nghiên cứu tiến hành mô phỏng 
dưới sự hỗ trợ của phần mềm PSIM với các 
thông số sau: 
Bảng 2. Các thông số mô phỏng và thực 
nghiệm của bộ nghịch lưu. 
Thông số các thành phần Giá trị 
Điện áp ngõ vào Vg 157 V 
Điện áp ngõ ra Vo 110V 
Tần số sóng mang fs 5 kHz 
Tỉ số ngắn mạch D0 0.3 
Tỉ số điều chế M 0.7 
Điện cảm L 3mH 
Tụ điện C2 = C3 2200 F 
Mạch lọc LC 
Lf and Cf 3 mH và 
10 F 
Tải trở Rt 40 Ω 
Hình 10. Kết quả mô phỏng cho SVPWM 
thông thường khi Vg = 157 V, D0=0.3 và 
d =0.3. Nhìn từ trên xuống dưới, dòng điện 
ngõ vào IL, điện áp trên diode D1 và D4, điện 
áp DC-link, và điện áp ngõ vào, điện áp trên 
các tụ điện C1, C2. 
Từ Hình (10) và Hình (11) chúng ta có 
thể thấy rằng, dòng điện ngõ vào IL là 5.71A, 
điện áp trên các diode D1 và D4 là -196 V. 
điện áp DC-link là 392 V và điện áp trên các 
tụ C1 và C2 là 196 V. 
Từ Hình (12), điện áp ngõ ra hiệu dụng 
VAG là 110 VRMS, điện áp cực là 196 V, điện 
áp common mode là 85 VRMS, điện áp dây 
VAB là 210 V và dòng điện ngõ ra là 2.81 
A.Từ hình (13), điện áp ngõ ra hiệu dụng 
VAG là 110 VRMS, điện áp cực là 196 V, điện 
áp common mode là 36.4 VRMS, điện áp dây 
VAB là 210 V và dòng điện ngõ ra là 2.81 A. 
Từ Bảng 3 điện áp common mode của 
SVPWM là 85 VRMS và MSVPWM là 36.4 
VRMS khi hệ thống hoạt động với cùng thông 
số và điện áp đặt trên các phần tử tích cực 
như đã trình bày ở Bảng 2. Với giải thuật 
MSVPWM điện áp common mode đã giảm 
64 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 54 (09/2019) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
xuống khoảng 42.8%. Tuy nhiên, độ méo 
dạng dòng điện ngõ ra của phương pháp 
SVPWM là 0.31% nhỏ hơn so với phương 
pháp MSVPWM là 0.79%. Với THDi 
=0.79% vẫn phù hợp tiêu chuẩn quốc tế (ME 
standards as IEC61000-4-30 Edition). 
Hình 11. Kết quả mô phỏng cho MSVPWM 
khi Vg = 157 V, D0=0.3 và d =0.3. Nhìn từ 
trên xuống dưới, dòng điện ngõ vào IL, điện 
áp trên diode D1 và D4, điện áp DC-link, và 
điện áp ngõ vào, điện áp trên các tụ điện C1, 
C2. 
Bảng 3. So sánh phương pháp điều khiển 
SVPWM và phương pháp MSVPWM 
Thông số các thành 
phần 
SVPWM MSVPWM 
Điện áp ngõ vào Vg 157 V 157 V 
Điện áp ngõ ra Vo 110V 110V 
Tần số sóng 
mang 
fs 5 kHz 5 kHz 
Tỉ số ngắn mạch 
nghịch lưu hình 
T 
D0 0.3 0.3 
Tỉ số ngắn mạch 
mạng nguồn 
kháng 
d 0.3 0.3 
Tỉ số điều chế M 0.7 0.7 
Điện cảm L 3mH 3mH 
Tụ điện 
C1 = 
C2 
2200 F 2200 F 
Tải trở Rt 40 Ω 40 Ω 
Điện áp CMV VGO 85 V 36.4 V 
Độ méo dạng THDI 0.31% 0.79% 
Hình 12. Kết quả mô phỏng cho SVPWM 
thông thường. Nhìn từ trên xuống dạng sóng 
điện áp ngõ ra (VAG), điện áp cực (VAO), điện 
áp common mode điện áp dây (VAB) và dòng 
điện ngõ ra IA. 
Hình 13. Kết quả mô phỏng cho 
MSVPWM. Nhìn từ trên xuống dạng sóng 
điện áp ngõ ra (VAG), điện áp cực (VAO), điện 
áp common mode điện áp dây (VAB) và dòng 
điện ngõ ra IA. 
6. KẾT LUẬN 
Bài báo này đã trình bày một mạng 
nguồn kháng qSB được kết nối với nghịch 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 54 (09/2019) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
65 
lưu ba bậc hình T. Bên cạnh các tính năng 
tăng, giảm áp (Buck-Boost) và đa bậc. Với 
giải thuật đã trình bày, cấu hình này còn có 
thể giảm điện áp common mode. 
Nguyên lý hoạt động và kết quả mô 
phỏng cho cấu hình 3L qSBT2I đã được phân 
tích phù hợp với cơ sở lý thuyết. Cấu hình và 
giải thuật cho 3L qSBT2I phù hợp với các 
ứng dụng công suất trung bình và nhỏ như: 
hệ thống PV, pin nhiên liệu và động cơ. 
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 
3L Three level 
MSVPWM Modify Space Vector Pulse 
Width Modulation 
PWM Pulse Width Modulation 
qSB Quasi-Z-Source 
qZSI Quasi-Z-Source Inverter 
SVPWM Space Vector Pulse Width 
Modulation 
T2I T-Type inverter 
CMV Common mode voltage 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] 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. 
[2] Ngô Văn Quang Bình, Nguyễn Văn Liễn, “Ứng dụng nghịch lưu áp đa mức trong hệ truyền 
động”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 1(36), xuất bản năm 2010. 
[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] F. Z. Peng, "Z-source inverter," IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 39, 
pp. 504-510, 2003. 
[5] O. Husev, C. R. Clemente, E. R. Cadaval, D. Vinnikov, and S. Stepenko, “Single phase 
three-level neutral-point-clamped quasi-Z-source inverter,” IET Power Electron., vol. 8, 
no. 1, pp. 1–10, 2015. 
[6] 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. 
[7] X. Xing, A. Chen, W. Wang, C. Zhang, Y. Li, C. Du, “Space-vectormodulated for 
Z-source three-level T-type converter with neutral voltage balancing,” IEEE Conf. 
Appl. Power Electron. Conf., pp. 833 – 840, Mar, 2015. 
[8] J. Anderson and F. Z. Peng, “Four quasi-Z-source inverters,” in Proc. IEEE Power 
Electron. Spec. Conf., Rhodes, Greece, pp. 2743-2749, Jun. 2008. 
[9] V. F. Pires, A. Cordeiro, D. Foito, and J. F. Martins, “Quasi-Z-source inverter with a 
T-type converter in normal and failure mode,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 31, no. 
11, pp. 7462–7470, Nov. 2016. 
[10] D. Panfilov, O. Husev, F. Blaabjerg, J. Zakis, and K. Khandakji, “Comparison of 
three-phase three-level voltage source inverter with intermediate dc–dc boost converter 
and quasi-Z-source inverter,” IET Power Electron., vol. 9, no. 6, pp. 1238–1248, 2016. 
[11] 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 
66 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 54 (09/2019) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
Reduction,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. PP, DOI 10.1109/TIE.2018.2798611, no. 
99, pp. 1–1, Jan. 2018. 
[12] M.-K. Nguyen, T.-V. Le, S.-J. Park, and Y.-C. Lim, "A class of quasi switched boost 
inverters," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 62, no. 3,pp. 1526-1536, March 2015. 
[13] 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. 
[14] D-T. Do, M-K. Nguyen, T-H. Quach, V-Th. Tran, C-B. Le, K-W. Lee; G-B. Cho, 
“Space Vector Modulation Strategy for Three-Level Quasi-Switched Boost T-Type 
Inverter,” IEEE 4th Southern Power Electronics Conference, pp. 1–5, Feb. 2019. 
Tác giả chính chịu trách nhiệm bài viết: 
Đỗ Đức Trí 
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM 
Email: tridd@hcmute.edu.vn