多電平逆變器載波PWM控制方法的仿真研究

(a) 載波和調(diào)制波波形

（b） 相電壓波形

（c） 相電壓頻譜

（d） 線電壓波形

（e） 線電壓頻譜

圖4 POD型SHPWM法仿真波形

(a) 載波和調(diào)制波波形

（b） 相電壓波形

（c） 相電壓頻譜

（d） 線電壓波形

（e） 線電壓頻譜

圖5 APOD型SHPWM法仿真波形

圖6 SFOPWM原理圖

每幅圖的(b)、（d）部分對(duì)應(yīng)的是相電壓和線電壓的波形圖，（c）、（e）部分對(duì)應(yīng)的是相電壓和線電壓的頻譜圖。

從仿真結(jié)果可以看出，對(duì)于PD型系統(tǒng)，從輸出相電壓中的頻譜圖可以看出，諧波能量主要集中在的載波頻率處，該處的諧波幅值較大，從而使相電壓的THD（計(jì)算50次以內(nèi)的諧波）達(dá)到23.94％，其它的諧波分量主要是以載波整數(shù)倍頻率為中心的邊帶諧波，幅值較小。在三相系統(tǒng)的輸出線電壓中，由于各個(gè)三角載波同相位，因此載波處的諧波相互抵消，使線電壓的THD降低為12.76％。

對(duì)于POD型系統(tǒng)，在相電壓和線電壓中，都沒有載波諧波，但均存在以載波整數(shù)倍頻率為中心的邊帶諧波，且其幅值大于PD型系統(tǒng)中的相應(yīng)幅值，所以，該方法最終得到的相電壓和線電壓的THD分別為22.5％和19.71％。

對(duì)于APOD型系統(tǒng)，其頻譜分布與POD型系統(tǒng)很類似，所有諧波基本都位于以載波整數(shù)倍頻率為中心的邊帶上，唯一的區(qū)別就是，POD型中的諧波能量主要集中在載波頻率兩側(cè)邊帶中，而APOD型系統(tǒng)中諧波分布更加均勻，最終得到的相電壓和線電壓的THD分別為22.13％，22.56％。

顯然，在APOD型系統(tǒng)中，由于相應(yīng)諧波在三相系統(tǒng)中，不僅不能相互抵消，有的甚至相互疊加，導(dǎo)致線電壓的THD反而大于相電壓的THD。從上面的三種多電平消諧波PWM法的仿真結(jié)果，可以看出，對(duì)于輸出相電壓，三種方法的THD相差不大，但對(duì)于輸出線電壓，PD型系統(tǒng)的THD最小，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，實(shí)際應(yīng)用中也最常被采用，從這個(gè)角度來說，在三相系統(tǒng)中PD型系統(tǒng)是最優(yōu)的。另外，從仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在三種形式SHPWM方法的輸出相電壓和線電壓中，從PD型到POD型再到APOD型，帶寬內(nèi)的諧波含量依次增加，即APOD型的傳輸帶寬內(nèi)殘存諧波數(shù)量最多，給輸出濾波帶來了困難，這一現(xiàn)象在頻率調(diào)制比越高，及電平數(shù)越大的情況下將越明顯。