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传统多电平变换器调制技术优化为:传统多电平变换器的调制技术

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:因此,从实用的角度看,PS-PWM技术在级联型H桥变换器和飞跨电容型变换器上体现出的优势远远超过了PD-PWM技术在控制谐波方面的优势,更加符合工业发展的趋势。另一种基于两电平变换器的调制技术为多电平特定谐波消除技术[19,78]。

传统多电平变换器调制技术优化为:传统多电平变换器的调制技术

为了满足中点钳位型变换器、级联型H桥变换器、飞跨电容型变换器在调制技术方面的需求,人们对基于载波的正弦波脉宽调制技术(Sinusoidal PWM,SP-WM)进行了自然的扩展,并分别得到了载波垂直移相脉宽调制(Level-shifted PWM,LS-PWM)技术和载波水平移相脉宽调制(Phase-shifted PWM,PS-PWM)技术[19]。其中,LS-PWM技术(包括同相层叠型脉宽调制(Phase-disposition PWM,简称PD-PWM)技术及其他类型的基于不同载波叠加方式的调制技术[77])是以一种简单的方式实现各个载波与中点钳位型拓扑结构栅极(或门极)驱动信号的关联。因此,不论实际工业应用中采用的是LS-PWM或PS-PWM控制技术(见表1-2),均可简称为多载波SPWM技术。而PS-PWM技术与级联型H桥变换器结构和飞跨电容型变换器结构的每个功率单元的一对载波信号相关联,并在不同单元的载波信号之间产生一个相移以形成栅极(或门极)驱动信号的不同步,从而产生阶梯波形。该调制技术的优点在于,在整个调制度范围内,变换器的各个单元功率分布均匀,这使得级联型H桥变换器的多脉波整流结构能够正常运行,也保证了飞跨电容型变换器的电容能够自然地达到平衡状态[19]。因此,PS-PWM技术是唯一一种在级联型H桥变换器和飞跨电容型变换器中真正实现商用的调制方案,这在表1-2中也有表示。尽管有文献称PD-PWM技术输出的电压谐波性能优于PS-PWM技术[77],但在高次谐波含量方面,两者的差异非常小,且可被负载滤掉。因此,从实用的角度看,PS-PWM技术在级联型H桥变换器和飞跨电容型变换器上体现出的优势远远超过了PD-PWM技术在控制谐波方面的优势,更加符合工业发展的趋势。

另一种基于两电平变换器的调制技术为多电平特定谐波消除(Selective Har-monic Elimination,SHE)技术[19,78]。这种调制技术与载波PWM技术不同,其主要特点在于开关角度在离线状态下计算而得,能够消除任意谐波(通常指低次谐波)。其优点在于每个周期内的开关次数较少,可实现更高的效率,且可采用风冷的方式实现散热。该调制技术存在的缺点是:SHE技术中的开关角度是以稳态正弦电压波形为前提按傅里叶级数计算而得到的,而对于变速运行而言,这些开关角度并不能消除所有的谐波,未被消除的谐波将通过闭环控制器被反馈至系统中,并被放大,从而降低系统的整体性能。因此实际中,SHE技术仅限用于在动态性能要求不高的工业应用领域,如风机水泵传动等。(www.xing528.com)

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