MHF-PWM调制策略详解

混合九电平逆变器中有两个电压相同的低压单元，但是传统HF-PWM 调制策略中只对一个低压单元进行PWM 调制，另一个低压单元仍然工作在低频。此外，该调制策略还存在着输出功率不均衡的问题，低调制度下只有部分单元在输出电平，在调制度低于0.5 时高压单元便不参与输出，在调制度低于0.25 时就只有输出PWM 波的低压单元在工作，各单元输出功率不均衡。在高调制度时尽管各单元均有电压输出，但是3 个单元输出电压基波幅值之比不能保持为 2∶1∶1，也存在着输出功率不均衡的问题。综上所述，在传统HF-PWM 调制策略中两单元间不但开关次数差异巨大，而且存在输出功率不均衡现象，并且在低调制度下这种现象更加严重。

如果同时对两个低压单元进行PWM 调制，则可以引入级联调制策略中的载波移相或者载波层叠调制策略，以改变两低压单元的输出特性。在此基础上，针对传统HF-PWM 调制中低压单元开关损耗不同及输出功率不均衡的问题提出了MHF-PWM 调制策略，在该调制策略下高压H1 单元仍旧采用阶梯波调制，这有利于减少高压单元器件频繁开关带来的损耗。低压单元采用PD+PS 的方法进行PWM 调制，在单个低压单元内采用PD 调制，在两个低压单元之间采用PS 调制，可以在单位输出周期内自动实现两个低压单元间的功率均衡，同时也可以实现低压单元开关次数及开关损耗在这两单元之间的平均分配[117]。

MHF-PWM 调制策略原理如图5-17 所示。图中由上至下依次为H1 单元调制原理、H1 单元输出波形uH1、H2 和H3 单元调制原理、H2 单元输出波形uH2、H3 单元输出波形uH3及逆变器输出相电压uAN波形。调制波vm为正弦波，当调制波vm＞ 2E，即vm＞ vc1时，H1 单元输出+2E；当调制波vm＜-2E，即vm＜ vc1-时，H1 单元输出-2E，其他情况下H1 单元均不参与输出，可以看到H1 单元输出电压uH1为方波且该单元工作在基频，可以减少高压单元的开关损耗。H2 与H3 共用一个调制波 vm′ ，调制波 vm′ 由调制波vm减去H1单元的输出电压uH1得到。vc2与vc2-为H2 单元的载波，vc3与vc3-是H3 单元的载波。四个载波幅值与频率均相同，同一单元内两个互补载波反向层叠排布。在这4 个载波中，vc2与vc3、vc2-与vc3-的相位互差180°并构成移相排布，可以使两个单元输出基波幅值相同。根据PS+PD 调制得到的两单元输出电压波形分别为uH2与uH3，可以看到H2 与H3 单元的输出电压均为PWM 波，MHF-PWM 调制策略实现了对两低压单元的PWM 调制。(www.xing528.com)

图5-17　MHF-PWM 调制策略原理