多電平變換器的拓撲結(jié)構(gòu)和控制策略

2.3.3 載波相移PWM方法[12]

上面的兩種載波方法，主要是針對二極管箝位型多電平變換器提出來的。而載波相移PWM方法則主要是用于級聯(lián)型多電平變換器。這種方法與上兩種方法不同，每一個級聯(lián)模塊的SPWM信號都是由一個三角載波和兩個反相位的正弦波產(chǎn)生的。不過，相互級聯(lián)的多個模塊之間的三角載波有一個相位差θ。當(dāng)θ=π/n（其中n為級聯(lián)的模塊的個數(shù)）時，輸出相電壓的THD最小。這種方法的原理和兩電平中的倍頻思想相似。

2.4 多電平的空間矢量PWM技術(shù)[13][14]

多電平空間矢量方法和兩電平空間矢量方法一樣，都是一種建立在空間矢量合成概念上的PWM方法。以三電平為例來說明多電平空間矢量多電平的原理，其空間矢量圖如圖8所示。為了減少諧波，被合成的空間矢量，一般都是用空間矢量定點落在的特定小三角形的三個定點的電壓矢量予以合成。對于多電平變換器，用空間矢量合成的時候，計算比較復(fù)雜，很多文獻討論了不少簡化的計算方法。另外，對于空間矢量，很多平衡中點電位的方法也被提了出來。空間矢量方法的特點是諧波小、電壓利用率高，中點電位平衡容易實現(xiàn)。目前實用的一些多電平變換器大多數(shù)是用空間矢量PWM來實現(xiàn)的。

圖8 三電平電壓空間矢量圖

2.5 多電平的Sigma-delta調(diào)制法(SDM)[15][16][17]

SDM是一種在離散脈沖調(diào)制系統(tǒng)(如直流諧振鏈逆變器)合成電壓波形的技術(shù)。這一概念也是起源于兩電平逆變器中，它的控制圖如圖9所示。圖中V^＊為期望輸出的電壓波形，V為實際調(diào)制合成的輸出波形。該控制部分中主要有三個環(huán)節(jié)，即誤差的積分環(huán)節(jié)、量化環(huán)節(jié)、采樣環(huán)節(jié)。該控制方法設(shè)計的主要任務(wù)就是設(shè)計合理的開關(guān)頻率和積分環(huán)節(jié)的增益。一般定義G=K/f_s(式中：K為微積分環(huán)節(jié)的增益，f_s為開關(guān)頻率),為了減少諧波，一般令0G1。圖10為這種方法的調(diào)制波形。

圖9 SDM方法的控制框圖

圖10 五電平G=0.938，M=0.9時候SDM調(diào)制的波形

3 結(jié)語

本文介紹了多電平變換器的各種控制方法和各種拓撲，比較了其特點。從上面分析可以看到，各種拓撲結(jié)構(gòu)和各種控制方法都有其特點，因此，在工程選擇的時候，應(yīng)合理予以選擇。隨著高速控制處理芯片DSP的出現(xiàn)，多電平變換器技術(shù)將會取得更廣泛的實際應(yīng)用。