一種改進(jìn)型級聯(lián)H 橋型變流器的調制策略研究

　　在對五電平級聯(lián)H 橋單元調制策略的調整過(guò)程中應關(guān)注式（3）所示的第2 部分，各次諧波系數的典型特征是受多個(gè)變量影響， 且包含正余弦等三角函數，隨諧波次數的增加，諧波幅值顯著(zhù)減小，因此應著(zhù)重關(guān)注低次諧波的系數。當左右橋臂PNA 之和為2π 時(shí)，任意奇數次的諧波系數均為零。因此開(kāi)關(guān)頻率的諧波主要集中在了開(kāi)關(guān)頻率的偶數倍處。以2 次開(kāi)關(guān)頻率的諧波為例， 此時(shí)第1 級和第2 級輸出波形中含有的2 次開(kāi)關(guān)頻率的諧波分別為：

　　根據左右臂PNA 的概念，結合式（4），優(yōu)化目標為使2 次開(kāi)關(guān)頻率諧波的有效值最小，實(shí)際上是對兩級H 橋單元各自輸出的2 次開(kāi)關(guān)頻率的諧波進(jìn)行匹配和互相抵消的過(guò)程。兩級H 橋單元合成的2 次開(kāi)關(guān)頻率的諧波為：

　　由式（5）可得直流電壓和參考電壓幅值不同時(shí)的曲線(xiàn)組，如圖2 所示。圖2a 中，直流電壓從內相位依次增大，當直流電壓增大時(shí)，2 次開(kāi)關(guān)頻率諧波系數在一個(gè)周期內顯著(zhù)變大， 且在整個(gè)周期內正負幅值對稱(chēng)。圖2b 中，參考電壓幅值由內向外依次降低，即隨參考電壓的增加，2 次開(kāi)關(guān)頻率諧波系數降低。

圖2 諧波系數曲線(xiàn)族

　　根據圖2， 通過(guò)調整各H 橋單元的參考電壓幅值， 從而實(shí)現兩組H 橋單元的2 次諧波曲線(xiàn)近似抵消，此時(shí)選取式（4）中φ1與φ2相差π/2，代入式（5）可知，實(shí)現2 次開(kāi)關(guān)頻率諧波抵消即期望下式成立。

　　由圖2 可知，式（6）若在ω1t1=π/2 處成立，則兩級H 橋單元輸出的2 次諧波可實(shí)現最大程度的相互抵消，由此可得：

　　式（7）的計算中雖含有正弦和反正弦函數，但可通過(guò)查表法解決， 因此在實(shí)際應用中所占運算量很小，耗費資源少。對于其他偶數次開(kāi)關(guān)頻率的諧波特性的推導與2 次開(kāi)關(guān)頻率諧波特性的推導過(guò)程類(lèi)似。因此在五電平級聯(lián)H 橋單元中，采用所述的數學(xué)建模方法和模型表達式可清晰闡述整個(gè)變流器的輸出特性。直流電壓不平衡時(shí)，五電平級聯(lián)H 橋型變流器的諧波特性會(huì )發(fā)生惡化， 采用傳統的CPS鄄SPWM 等調制方法在諧波特性方面尚未做到最優(yōu)，應用所提相關(guān)調制策略對傳統CPS鄄SPWM 調制算法進(jìn)行優(yōu)化， 可進(jìn)一步降低偶次倍開(kāi)關(guān)頻率的諧波含量，整個(gè)變流器的諧波特性得到更好的改善。