级联多电平变换器的新型混合 PWM技术.pdf

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1、第３７卷第１０期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ１０２０１６年１０月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＯｃｔ．２０１６级联多电平变换器的新型混合ＰＷＭ技术１，２１１张兰勇，曹岸，刘胜（１．哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨１５０００１；２．毫米波国家重点实验室南京２１００９６）摘要：提出了一种级联多电平变换器的新型混合ＰＷＭ技术。该技术以载波层叠ＰＷＭ与载波移相ＰＷＭ为基础，通过结合载波层叠ＰＷＭ中的载波分布以多个层叠小三角载波代替载波移相ＰＷＭ技术中三角载波来实现调制。分析研究了在相同开关频率下的采用载波

2、移相ＰＷＭ技术、载波层叠ＰＷＭ技术、传统混合ＰＷＭ技术以及所提出的ＰＷＭ技术在五电平和七电平级联Ｈ桥变换器中的性能。结果表明在整个调制比范围内，该技术不仅整体的线电压的总谐波失真（ＴＨＤ）值更小，而且在相同调制度下该技术对输出线电压和线电流基波幅值有显著提高。仿真试验结果论证了该技术对谐波性能优化以及对直流电压的利用率提高。新型混合ＰＷＭ技术能应用于不同电平的级联多电平变换器而保持原有性能。最后，通过实验证明了理论分析与仿真研究的正确性。关键词：载波ＰＷＭ；多电平变换器；谐波分析；基波幅值中图分类号：ＴＨ３９ＴＭ４６文献标识码：Ａ国家标准学

3、科分类代码：４７０．４０ＮｏｖｅｌｈｙｂｒｉｄＰＷＭｆｏｒｃａｓｃａｄｅｄｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ１，２１１ＺｈａｎｇＬａｎｙｏｎｇ，ＣａｏＡｎ，ＬｉｕＳｈｅｎｇ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｌｌｉｍｅｔｅｒＷａｖｅｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｏｖｅｌｈｙｂｒｉｄＰＷＭｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏ

4、ｒｃａｓｃａｄｅｄＨｂｒｉｄｇｅｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．ＴｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｃｏｍｂｉｎｅｓＣＤＰＷＭａｎｄＰＳＰＷＭｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｂｙｒｅｐｌａｃｉｎｇａｓｉｎｇｌｅｔｒｉａｎｇｕｌａｒｃａｒｒｉｅｒｏｆＰＳＰＷＭｗｉｔｈｓｅｖｅｒａｌｌｉｔｔｌｅｔｒｉａｎｇｕｌａｒｃａｒｒｉｅｒｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｖｅｒｔｉｃａｌｌｙａｓｔｈｅＰＤＰＷＭｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．ＴｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎＰＳＰＷＭ，ＣＤＰＷＭ，ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｈｙｂｒｉｄＰＷＭａｎｄｔｈｅ

5、ｐｒｏｐｏｓｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｆｏｒ５ｌｅｖｅｌａｎｄ７ｌｅｖｅｌｃａｓｃａｄｅｄＨＢｒｉｄｇｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｄｅｖｉｃｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｈａｓｎｏｔｏｎｌｙａｎｏｖｅｒａｌｌｓｍａｌｌｅｒｔｏｔａｌｈａｒｍｏｎｉｃｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ（ＴＨＤ）ｏｆｌｉｎｅｖｏｌｔａｇｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｔｈｅｌｏｗｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ，ｂｕｔａｌｓｏｌａｒｇｅｒｆｕｎｄａｍｅｎｔａ

6、ｌａｍｐｌｉｔｕｄｅｗｉｔｈｉｎｗｈｏｌｅｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｒａｔｉｏ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｎｏｖｅｌｈｙｂｒｉｄＰＷＭｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｂｅｔｔｅｒａｎｄｔｈｅＤＣｌｉｎｋｖｏｌｔａｇｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｍｐｒｏｖｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｏｔｈｅｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．ＴｈｅｎｏｖｅｌｈｙｂｒｉｄＰＷＭｔｅｃｈｎｉｑｕｅｃａｎａｌｓｏｂｅｕｓｅｄｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎ

7、ｔｌｅｖｅｌｃａｓｃａｄｅｄｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｐｒｏｖｅｄｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｒｉｅｒＰＷＭ；ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｈａｒｍｏｎｉｃａｎａｌｙｓｉｓ；ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌａｍｐｌｉｔｕｄｅ［１］与应用。在多电平的发展中，最常用的主要有二极管钳１引言位型变换器（ｄｉｏｄｅｃｌａｍｐｅｄｃｏｎｖ

8、ｅｒｔｅｒ，ＤＣＣ）、飞跨电容型（ｆｌｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｏｒ，ＦＣ）变换器和级联型Ｈ桥（ｃａｓｃａｄｅｄＨ［２４］对于大功率的工业应用上，相比传统的两电平变换ｂｒｉｄｇｅ