一種改進型級聯H 橋型變流器的調制策略研究
本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/151341.htm
在對五電平級聯H 橋單元調制策略的調整過程中應關注式(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,諧波幅值顯著減小,因此應著重關注低次諧波的系數。當左右橋臂PNA 之和為2π 時,任意奇數次的諧波系數均為零。因此開關頻率的諧波主要集中在了開關頻率的偶數倍處。以2 次開關頻率的諧波為例, 此時第1 級和第2 級輸出波形中含有的2 次開關頻率的諧波分別為:

根據左右臂PNA 的概念,結合式(4),優化目標為使2 次開關頻率諧波的有效值最小,實際上是對兩級H 橋單元各自輸出的2 次開關頻率的諧波進行匹配和互相抵消的過程。兩級H 橋單元合成的2 次開關頻率的諧波為:

由式(5)可得直流電壓和參考電壓幅值不同時的曲線組,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,2 次開關頻率諧波系數在一個周期內顯著變大, 且在整個周期內正負幅值對稱。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 次開關頻率諧波系數降低。

圖2 諧波系數曲線族
根據圖2, 通過調整各H 橋單元的參考電壓幅值, 從而實現兩組H 橋單元的2 次諧波曲線近似抵消,此時選取式(4)中φ1與φ2相差π/2,代入式(5)可知,實現2 次開關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,但可通過查表法解決, 因此在實際應用中所占運算量很小,耗費資源少。對于其他偶數次開關頻率的諧波特性的推導與2 次開關頻率諧波特性的推導過程類似。因此在五電平級聯H 橋單元中,采用所述的數學建模方法和模型表達式可清晰闡述整個變流器的輸出特性。直流電壓不平衡時,五電平級聯H 橋型變流器的諧波特性會發生惡化, 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,應用所提相關調制策略對傳統CPS鄄SPWM 調制算法進行優化, 可進一步降低偶次倍開關頻率的諧波含量,整個變流器的諧波特性得到更好的改善。










評論