实验验证：功率均衡MHF-PWM调制策略的实现效果

为进一步验证本节所提出调制策略的可行性，搭建了功率均衡MHF-PWM调制策略实验平台。实验平台采用DSP 进行控制，H 桥直流侧电压分别设置为50 V、50 V、100 V，负载电阻为20 Ω，滤波电感为4 mH，载波频率均设置为5 kHz，调制波频率为50 Hz。分别在调制度为0.9 及0.6 下进行实验，实验结果及分析如下。

图5-27 所示为该调制策略在调制度等于0.9 时的输出电压电流波形及相电压频谱。由图5-27（a）可见，两个低压单元输出PWM 波，高压单元输出阶梯波，三个单元输出电压相叠加得到的相电压波形为九电平PWM 波。由图 5-27（b）可见，滤波后相电压波形接近标准正弦波，输出相电流为一个标准的正弦波，这说明本调制方法输出的相电压具有较好的谐波特性。由图5-27（c）可见，相电压谐波主要分布在10 kHz 及其附近，此外在低频处也存在着部分低频谐波，这与此前的仿真结果相吻合。

图5-27　功率均衡MHF-PWM 策略输出电压电流波形及相电压频谱图（ma＝0.9）

图5-28 所示为该调制度等于0.9 时各单元输出电压、相电流及功率波形。输出功率波形由各单元输出电压与相电流相乘得到，可以看到两低压单元输出波形基本相同，二者输出功率也十分接近。由图可知，三个单元输出的平均功率分别为394.3 W、192.2 W、191.8 W，以H3 单元输出功率为基准得到各单元输出功率之比为2.05∶1∶1，非常接近2∶1∶1。这表明本节所提出的功率均衡策略对各单元的输出功率都有较好的控制效果。

图5-28　功率均衡MHF-PWM 调制策略下各单元输出功率（ma＝0.9）(www.xing528.com)

图5-29 所示为功率均衡调制策略在调制度等于0.6 时的输出电压电流波形及相电压频谱。由图5-29（a）可见，两低压单元输出波形也是PWM 波，高压单元输出阶梯波，与调制度为0.9 时相比，其输出阶梯波宽度有明显减少，各单元输出电压相叠加得到的相电压波形为七电平PWM 波。由图5-29（b）可见，经电感滤波后的相电压也非常接近正弦波。由图5-29（c）可见，其谐波也是分布在10 kHz 及其附近，低频处也存在着少量谐波，这也与仿真结果一致。

图5-29　功率均衡MHF-PWM 策略输出电压电流波形及相电压频谱图（ma＝0.6）

图5-30 所示为调制度等于0.6 时各单元输出电压、相电流及功率波形，可以看到低压单元输出功率仍基本一致。由图可知，各单元输出平均功率分别为177.2 W、87.7 W、88.2 W，三个单元输出功率之比为2.01∶1∶1，可见在该调制度下也实现了功率均衡控制。

图5-30　功率均衡MHF-PWM 调制策略下各单元输出功率（ma＝0.6）

上述实验结果表明功率均衡 MHF-PWM 调制策略可以在全调制度内实现输出功率在三个级联单元之间的均衡分布。