非對(duì)稱(chēng)H橋五電平逆變器及其通用調(diào)制策略

　　圖2的通用非對(duì)稱(chēng)h橋的右半橋工作在基頻方波調(diào)制時(shí)，其驅(qū)動(dòng)信號(hào)與調(diào)制波的過(guò)零點(diǎn)同步。根據(jù)調(diào)制波所在正負(fù)區(qū)域的位置及左半橋hbx輸出電壓電平對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，確定出基波周期內(nèi)載波的分布狀態(tài)。而3種類(lèi)型的“半橋”中功率開(kāi)關(guān)呈互補(bǔ)對(duì)，因此載波數(shù)量即為左半橋hbx的功率開(kāi)關(guān)互補(bǔ)對(duì)數(shù)量，也就是直流電源的標(biāo)么系數(shù)m。圖3為非對(duì)稱(chēng)h橋拓?fù)涞?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/通用">通用調(diào)制策略，載波cm、cm’根據(jù)輸出電壓電平對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行有序?qū)盈B分布。而正負(fù)區(qū)域內(nèi)，載波層疊的位置需根據(jù)輸出電平對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)決定，調(diào)制波vref與其所在的載波ci層進(jìn)行分層、分區(qū)pwm調(diào)制，得到對(duì)應(yīng)功率開(kāi)關(guān)si互補(bǔ)對(duì)的pwm驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得非對(duì)稱(chēng)h橋的uo輸出與載波ci對(duì)應(yīng)的pwm電平層。而在此時(shí)間區(qū)域內(nèi)，其它功率開(kāi)關(guān)均處于導(dǎo)通/關(guān)斷狀態(tài)。

　　3.2 非對(duì)稱(chēng)h橋五電平逆變器的通用調(diào)制策略

　　由圖1的非對(duì)稱(chēng)h橋五電平逆變器的工作機(jī)理可得，非對(duì)稱(chēng)h橋的右半橋的功率開(kāi)關(guān)均工作于基頻，左半橋功率開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為pwm互補(bǔ)對(duì)，例如圖1（a）中功率開(kāi)關(guān)s1、s5（或s2、s5）互補(bǔ)；圖1（b） 功率開(kāi)關(guān)s1、s3互補(bǔ)且s2、s4互補(bǔ)；圖1（c）功率開(kāi)關(guān)s1、s4互補(bǔ)且s2、s3互補(bǔ)。由圖3的非對(duì)稱(chēng)h橋通用調(diào)制原理可得非對(duì)稱(chēng)h橋五電平逆變器通用調(diào)制原理如圖4所示。非對(duì)稱(chēng)h橋五電平逆變器在調(diào)制波的正半周期內(nèi)，需要2路垂直分布的載波c1、c2，調(diào)制波與這兩路載波進(jìn)行spwm調(diào)制，分別對(duì)應(yīng)得到非互補(bǔ)功率開(kāi)關(guān)s1、s2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得五電平逆變器輸出對(duì)應(yīng)于載波c1、c2的兩個(gè)pwm電平層1、2。右半橋s5的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由調(diào)制波的過(guò)零點(diǎn)決定。在調(diào)制波的負(fù)半周期內(nèi)，載波交錯(cuò)分布到調(diào)制波的負(fù)區(qū)域，完成負(fù)半周期的spwm調(diào)制，輸出pwm電平層1’、2’。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　為了驗(yàn)證非對(duì)稱(chēng)h橋五電平逆變器的通用調(diào)制策略，本文以單相電容箝位型五電平非對(duì)稱(chēng)h橋拓?fù)錇閷?shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。直流母線電壓e=20v，載波頻率fc=2khz，調(diào)制波頻率fm=50hz，調(diào)制度ma=0.95，rl負(fù)載，r=100ω，l=63ml。

　　圖5為功率開(kāi)關(guān)s1、s5驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)驗(yàn)波形，功率開(kāi)關(guān)s1~s4均工作于高頻pwm狀態(tài)，功率開(kāi)關(guān)s5、s6工作于基頻狀態(tài)。圖6為逆變器輸出電壓與箝位電容電壓實(shí)驗(yàn)波形，uo為逆變器輸出的五電平電壓，uo為逆變器箝位電容電壓，由于正、負(fù)半周期地對(duì)箝位電容進(jìn)行充、放電，使得電容電壓存在較小的波動(dòng)，但通用調(diào)制策略使得箝位電容電壓達(dá)到了較好的平衡。圖7為逆變器輸出電壓與負(fù)載電流實(shí)驗(yàn)波形，il為負(fù)載電流（電阻r兩端電壓），rl負(fù)載使得負(fù)載電流具有較好的正弦度。

5 結(jié)束語(yǔ)

　　本文對(duì)三種非對(duì)稱(chēng)h橋五電平逆變器進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上提出一種對(duì)非對(duì)稱(chēng)h橋通用的調(diào)制策略，適用于三種非對(duì)稱(chēng)h橋五電平逆變器。最后，通過(guò)單相電容箝位型五電平逆變器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，驗(yàn)證了所提方法的正確性與有效性。