一种改进型级联H 桥型变流器的调制策略研究

　　在对五电平级联H 桥单元调制策略的调整过程中应关注式（3）所示的第2 部分，各次谐波系数的典型特征是受多个变量影响， 且包含正余弦等三角函数，随谐波次数的增加，谐波幅值显着减小，因此应着重关注低次谐波的系数。当左右桥臂PNA 之和为2π 时，任意奇数次的谐波系数均为零。因此开关频率的谐波主要集中在了开关频率的偶数倍处。以2 次开关频率的谐波为例， 此时第1 级和第2 级输出波形中含有的2 次开关频率的谐波分别为：

　　根据左右臂PNA 的概念，结合式（4），优化目标为使2 次开关频率谐波的有效值最小，实际上是对两级H 桥单元各自输出的2 次开关频率的谐波进行匹配和互相抵消的过程。两级H 桥单元合成的2 次开关频率的谐波为：

　　由式（5）可得直流电压和参考电压幅值不同时的曲线组，如图2 所示。图2a 中，直流电压从内相位依次增大，当直流电压增大时，2 次开关频率谐波系数在一个周期内显着变大， 且在整个周期内正负幅值对称。图2b 中，参考电压幅值由内向外依次降低，即随参考电压的增加，2 次开关频率谐波系数降低。

图2 谐波系数曲线族

　　根据图2， 通过调整各H 桥单元的参考电压幅值， 从而实现两组H 桥单元的2 次谐波曲线近似抵消，此时选取式（4）中φ1与φ2相差π/2，代入式（5）可知，实现2 次开关频率谐波抵消即期望下式成立。

　　由图2 可知，式（6）若在ω1t1=π/2 处成立，则两级H 桥单元输出的2 次谐波可实现最大程度的相互抵消，由此可得：

　　式（7）的计算中虽含有正弦和反正弦函数，但可通过查表法解决， 因此在实际应用中所占运算量很小，耗费资源少。对于其他偶数次开关频率的谐波特性的推导与2 次开关频率谐波特性的推导过程类似。因此在五电平级联H 桥单元中，采用所述的数学建模方法和模型表达式可清晰阐述整个变流器的输出特性。直流电压不平衡时，五电平级联H桥型变流器的谐波特性会发生恶化， 采用传统的CPS鄄SPWM 等调制方法在谐波特性方面尚未做到最优，应用所提相关调制策略对传统CPS鄄SPWM 调制算法进行优化， 可进一步降低偶次倍开关频率的谐波含量，整个变流器的谐波特性得到更好的改善。