多電平變換器的拓?fù)浣Y(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(duì)二極管箝位型多電平變換器提出來(lái)的。而載波相移PWM方法則主要是用于級(jí)聯(lián)型多電平變換器。這種方法與上兩種方法不同，每一個(gè)級(jí)聯(lián)模塊的SPWM信號(hào)都是由一個(gè)三角載波和兩個(gè)反相位的正弦波產(chǎn)生的。不過(guò)，相互級(jí)聯(lián)的多個(gè)模塊之間的三角載波有一個(gè)相位差θ。當(dāng)θ=π/n（其中n為級(jí)聯(lián)的模塊的個(gè)數(shù)）時(shí)，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(lái)說(shuō)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(diǎn)落在的特定小三角形的三個(gè)定點(diǎn)的電壓矢量予以合成。對(duì)于多電平變換器，用空間矢量合成的時(shí)候，計(jì)算比較復(fù)雜，很多文獻(xiàn)討論了不少簡(jiǎn)化的計(jì)算方法。另外，對(duì)于空間矢量，很多平衡中點(diǎn)電位的方法也被提了出來(lái)?？臻g矢量方法的特點(diǎn)是諧波小、電壓利用率高，中點(diǎn)電位平衡容易實(shí)現(xiàn)。目前實(shí)用的一些多電平變換器大多數(shù)是用空間矢量PWM來(lái)實(shí)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(shí)際調(diào)制合成的輸出波形。該控制部分中主要有三個(gè)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(jì)的主要任務(wù)就是設(shè)計(jì)合理的開(kāi)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(kāi)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(shí)候SDM調(diào)制的波形

3 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了多電平變換器的各種控制方法和各種結(jié)構(gòu)和各種控制方法都有其特點(diǎn)，因此，在工程選擇的時(shí)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(huì)取得更廣泛的實(shí)際應(yīng)用。