等电压源多电平组合变换器拓扑结构仿真探究

如前所述载波水平移相调制策略具有可提高等效开关频率的优点，在串联型变换器的仿真中可充分利用这一优点，采用载波水平移相与其他调制相结合的方法对多种组合拓扑结构进行仿真研究。

1.基于DCMC+DCMC组合拓扑结构的PD+PS组合调制策略仿真实验

在图4-3a所示的DCMC+DCMC组合拓扑结构中，采用PD+PS组合调制策略，对其进行仿真研究，仿真参数为：调制波频率f₀=50Hz，载波频率f_c=1050Hz，载波比m_f=21，直流电动势E=100V，调制度M=0.9。由此测得的仿真波形及各波形的频谱分析分别如图4-11a、图4-11b所示。

图4-11 两单元DCMC串联组合拓扑结构仿真波形及频谱分析

在图4-11a中，单元1与单元2输出电平移相叠加后得到9电平，由图4-11b可见，两个单元的输出电压谐波主要集中在载波频率f_c及其边带谐波处。两单元串联后由于载波的移相，使组合拓扑结构的等效开关频率提高到2f_c。可作进一步推广，即对于K个单元串联，采用PD+PS组合调制策略，其输出电平数为4K+1，输出电压的等效载波频率可提高为K·f_c，这种组合调制策略同样适用于图4-3c所示的组合拓扑结构，所得出的仿真结果与对PD+PS调制策略的理论分析是一致的。(https://www.xing528.com)

2.基于FCMC串联组合拓扑结构的PS+PS组合调制策略仿真实验

在图4-3b所示的FCMC串联组合拓扑结构中，采用PS+PS调制策略，对其进行仿真研究，仿真参数为：基波频率f₀=50Hz，载波频率f_c=1050Hz，直流电动势E=100V，调制度M=0.9。由此测得的仿真波形以及各波形的频谱分析分别如图4-12a、b所示。

图4-12 三单元FCMC串联组合拓扑结构仿真波形及频谱分析

在图4-12a中，单元1采用4载波PS调制，其输出5电平阶梯波谐波主要位于4f_c及其倍数的边带谐波，一些低次谐波已经消除；而3个单元串联后，输出13电平，其谐波主要位于12f_c处的边带谐波，频谱特性非常好；同时，也进一步验证了在PS+PS组合调制策略分析中式（4-13）的正确性。基于图4-3b所示的拓扑结构，对于K个模块单元串联，采用PS+PS组合调制策略，其输出电平数为4K+1，输出电压的等效载波频率则提高为K·（N-1）·f_c；同时，这种组合调制策略同样适用于图4-3d所示的组合拓扑结构。