单相二极管箝位多电平逆变器CBPWM与SVPWM调制策略的等效关系.docx

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单相二极管箝位多电平逆变器CBPWM与SVPWM调制策略的等效关系

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刘云峰何英杰程瑞琪刘进军

摘要：为解决单相多电平逆变器领域空间矢量调制（SVPWM）调制序列与载波调制（CBPWM）的等效关系还不清晰的问题，本文借鉴三相多电平逆变器等效实现的方法，针对多电平单相二极管箝位逆变器的特性，对SVPWM与CBPWM两种调制策略之间的等效关系进行深入研究。通过向在CBPWM调制波中注入推导求出的直流分量，得到与SVPWM完全相同的调制输出序列，并进一步地严格推导得到可以实现单相NPCn电平逆变器含任意段数的SVPWM序列与CBPWM等效的直流分量公式，最后实验验证了该等效关系的正确性。

关键词：载波调制;空间矢量调制;单相二极管箝位;多电平;等效关系

DOI：10.15938/j.emc.2020.09.002

中图分类号：TM464

文献标志码：A

文章编号：1007-449X（2020）09-0013-09

Equivalentrelationshipbetweencarrier-basedandspacevectorPWMstrategyinsinglephaseNPCmulti-levelinverter

LIUYun-feng1，HEYing-jie1，2，CHENGRui-qi1，LIUJin-jun1

（1.SchoolofElectricalEngineering，Xi′anJiaotongUniversity，Xi′an710049，China;2.DepartmentofEnergy，AalborgUniversity，Aalborg999017，Denmark）

Abstract：

Inordertosolvetheproblemthattheequivalentrelationshipbetweenspacevectorpulsewidthmodulation（SVPWM）andcarrier-basedpulsewidthmodulation（CBPWM）inthefieldofsinglephasemulti-levelinvertersisstillunclear，thispaperdrewontheequivalentrealizationmethodofthree-phasemulti-levelinverters.AndtheequivalentrelationshipbetweenthetwomodulationstrategiesofSVPWMandCBPWMwasstudiedindepthaccordingtothecharacteristicsofthemultilevelsinglephasediodeclampedinverter.ByinjectingthededucedDCcomponentintotheCBPWMmodulatedwave，thesamemodulationoutputsequenceasSVPWMwasobtained，andbyfurtherstrictlyderived，theDCcomponentformularealizingtheequivalentofanynumbersegmentSVPWMsequencesandCBPWMwasobtainedundersinglephaseNPCn-levelinverters.Finally，theexperimentverifiescorrectnessoftheequivalentrelationship.

Keywords：SVPWM;CBPWM;singlephaseNPC;multi-level;equivalentrelationship

0引言

近年來，单相多电平逆变器在光伏发电、电力牵引传动等领域都受到了广泛的关注。其中多电平二极管箝位型（neutralpointclamped，NPC）逆变器由于可避免复杂变压器，开关器件承受的电压应力低，输出谐波含量小等诸多优点，拥有很大的应用前景[1-4]。而调制策略的选择是单相二极管箝位型多电平逆变器控制的关键问题之一[5]。

目前，针对单相多电平NPC逆变器的研究中，应用最为广泛的2种调制方法是载波调制和空间矢量脉宽调制[6-8]。其中，CBPWM方法因其操作