【正文】 基于載波的PWM調(diào)制技術(shù)多電平變換器載波PWM控制策略，是兩電平載波SPWM技術(shù)在多電平中的直接推廣應(yīng)用[39,40]?？臻g電壓矢量法和載波調(diào)制等方法不同，它是從電動機(jī)的角度出發(fā)，著眼于如何使得電機(jī)獲得幅值恒定的原型磁通鏈軌跡，即正弦磁通鏈軌跡。逆變器直流電容電壓通常隨著運(yùn)行條件的變化而發(fā)生變化，為了避免直流電容電壓偏移帶來的問題，必須嚴(yán)格對直流電容上的電壓進(jìn)行控制，從而使得控制方法非常復(fù)雜。三電平NPC逆變器的不足之處在于，需要額外的箝位二極管、較為復(fù)雜的PWM開關(guān)模式設(shè)計(jì)，隨著開關(guān)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，兩個電容分別被充電或放電，兩個電容連接中點(diǎn)電壓將發(fā)生偏移，使輸出電壓波形畸變，THD增大。NPC逆變器的主要特征是，輸出電壓比兩電平逆變器具有更小的和THD。開關(guān)狀態(tài)[ J ]代表(S1，S3)狀態(tài)（1，0），H橋逆變單元輸出為；開關(guān)狀態(tài)[ K ]代表（1，1），H橋逆變單元輸出為0；開關(guān)狀態(tài)[ L ]代表（0，0），H橋逆變單元輸出為0；開關(guān)狀態(tài)[ M ]代表（0，1），H橋逆變單元輸出為。這種整流器由都帶有多個二次側(cè)繞組的移相變壓器供電，每個二次側(cè)組合給一個6脈波的二極管或晶閘管整流器供電，各整流器的直流輸出側(cè)可連接一個電壓源逆變器?？梢宰C明，在任何移相角度下(319)式均成立。多重化整流技術(shù)有以下特點(diǎn)：①器件的開關(guān)頻率是基波頻率，開關(guān)損耗小。理想意味著移相角度和變壓比誤差可以忽略，次級繞組漏感平衡。 諧波消除原理分析，該移相變壓器的原邊為△連接，副邊為延邊△連接，其移相角度為： (215) 由閥側(cè)繞組延邊移相變壓器供電的6脈波整流器，假定移相變壓器原副邊電壓比為，對于三相對稱系統(tǒng)，線電流的諧波成分中不含偶次和3的倍數(shù)次諧波。網(wǎng)側(cè)移相多重化即將多個網(wǎng)側(cè)移相整流變壓器的網(wǎng)側(cè)并聯(lián)連接，統(tǒng)一由交流電網(wǎng)供電實(shí)現(xiàn)移相多重化整流的技術(shù)。為了消除網(wǎng)側(cè)電流中（a）12脈波二極管整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（b）12脈波二極管整流器簡化結(jié)構(gòu)框圖 12脈波串聯(lián)型二極管整流器的低次諧波，移相變壓器的兩個次級繞組輸出線電壓存在的相移。因此，閥側(cè)移相變壓器共有四種接法：Y/型，Y/型，△/型，△/型。這種聯(lián)結(jié)方式，中性點(diǎn)可以引出直接接地，故可用在110kV及以上的半絕緣系統(tǒng)中。 IEC555對A級設(shè)備諧波電流的限定值 多脈波整流器概述諧波是電力系統(tǒng)的大敵。電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是品閘管的發(fā)明，使得各種變流技術(shù)和電力控制相應(yīng)產(chǎn)生，這種技術(shù)由于只是在每個電壓周期的某一段相角范圍內(nèi)導(dǎo)電，因而其輸入電流也有大量的諧波成分，而且在調(diào)壓過程中隨著相控角的加大，功率因數(shù)減小，交流回路中的較低次諧波電流相對較大。 多電平空間矢量調(diào)制法將三相系統(tǒng)的電壓統(tǒng)一考慮，并在兩相系統(tǒng)進(jìn)行控制。 同時，多電平載波PWM方法還需要實(shí)現(xiàn)其他的控制目標(biāo)和性能指標(biāo)，如中性點(diǎn)電壓的平衡、優(yōu)化輸出諧波、提高電壓利用率、開關(guān)功率平衡等。例如,工業(yè)自動化生產(chǎn)線、飛機(jī)場、大型金融商廈、通信機(jī)房等重要場所的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一旦失電 ,或受電磁干擾,致使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行,將會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為此，可以采用移相的方法來實(shí)現(xiàn)。 (a)接線圖 （b）電壓向量圖 多邊形接線移相變壓器假定輸入和輸出的交流相電壓有效值分別為Ea和Ea1,則加于網(wǎng)側(cè)短繞組上的電壓有效值和長繞組上的電壓有效值分別為： (24) (25)原邊短繞組，長繞組和副邊繞組的匝比與各個繞組上的電壓有效值成正比，為：：：。當(dāng)N3=0時，閥側(cè)為△形聯(lián)結(jié)，這時。在下面的分析中，假定直流濾波電容Cd足夠大，從而可以忽略直流電源Vd中的紋波含量。 復(fù)合型移相多重化整流技術(shù)即同時采用網(wǎng)側(cè)移相多重化和閥側(cè)串聯(lián)型或者閥側(cè)分離型的多重化移相技術(shù)，對這種類型的移相多重化技術(shù)將在下一節(jié)中利用具體的實(shí)例進(jìn)行介紹。可以證明，在任何移相角度下（221）式均成立。簡要介紹了整流移相變壓器的移相方式，和各種方式下的多重化整流結(jié)構(gòu)，分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。（a）繞組接線圖（b）電壓向量圖 Y/型移相變壓器令移相變壓器變壓比為kv，輸入相電壓為VAX，輸出線電壓為Vab，則有： (38)由輸入與輸出電壓的向量關(guān)系可得： (39) (310)將式(38)代入式(39)和式(310)中有： (311) (312)移相變壓器各個繞組線圈匝數(shù)與其上的電壓成正比，可得網(wǎng)側(cè)繞組，閥側(cè)延邊三角形繞組的三角形聯(lián)結(jié)部分繞組和延邊部分繞組的匝數(shù)之比(N1:N2:N3)為：1: :。方式2：在取特定角度時該次諧波才能消除，19，35，37…次諧波。采用的移相變壓器，可以有效防止整流器和逆變器在電動機(jī)接線端產(chǎn)生共模電壓，該電壓會導(dǎo)致電動機(jī)定子繞組絕緣的過早損壞[9]。串聯(lián)H橋逆變器可以拓展到任意奇數(shù)的電平數(shù)。 三電平NPC逆變器 三電平NPC逆變器有源開關(guān)工作狀態(tài)的定義開 關(guān)狀 態(tài)器件開關(guān)狀態(tài)（A相）逆變器端電壓UAOS1S2S3S4[P]通通斷斷E[O]斷通通斷0[N]斷斷通通E。從電力電子器件研制技術(shù)的發(fā)展可以看出，全控型器件的開關(guān)頻率與其容量總是矛盾的統(tǒng)一體，器件的開關(guān)頻率和功率等級成反向關(guān)系，往往功率越大的器件，開關(guān)頻率越低，短期內(nèi)還很難有耐壓高且開關(guān)速度快的器件進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，在選擇開關(guān)器件時，人們要根據(jù)器件的開關(guān)頻率的快慢和容量的大小來選擇器件。 消除特定諧波法消除特定諧波PWM控制法[32]有如下優(yōu)點(diǎn)：①可以降低開關(guān)頻率，降低開關(guān)損耗；②在相同的開關(guān)頻率下，可以生成最優(yōu)的輸出波形；③可以通過調(diào)制得到較高的基波電壓，提高了直流電壓利用率。在靜止坐標(biāo)平面上，三電平逆變器每相橋臂輸出電壓有3個值，因此三相三電平逆變器有27種電壓狀態(tài)組合，對應(yīng)種不同的逆變器開關(guān)狀態(tài)。載波移相法PS和APOD非常類似。當(dāng)給定幅值和角度位置后，參考矢量可由鄰近的三個靜態(tài)矢量合成得到。N為級聯(lián)型逆變器每相串聯(lián)的H橋個數(shù)，即轉(zhuǎn)換角的個數(shù)。如果獨(dú)立直流電源的電壓值分別取 E，2E，4E，…，E，則輸出的最大電平數(shù)將達(dá)到 個電平[29]，這是最早被提出的混合多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。另外，也將使開關(guān)損耗加倍。其他三個可以輸出的電壓電平分別為E，0和E，它們分別對應(yīng)不同的開關(guān)狀態(tài)組合。 串聯(lián)H橋多電平變流器CHB是中壓大功率變流系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之一，它是由多個單相H橋逆變器組成的，把每個功率單元的交流輸出端串聯(lián)連接，來實(shí)現(xiàn)中壓輸出，并減小輸出電壓的諧波。理想意味著移相角度和變壓比誤差可以忽略，次級繞組漏感平衡。(a)移相變壓器供電的6脈波整流器，該移相變壓器的原邊為△連接，副邊為延邊△連接，其移相角度為： (313)假定移相變壓器原副邊電壓比為，對于三相對稱系統(tǒng)，線電流的諧波成分中不含偶次和3的倍數(shù)次諧波。一般來說，多脈波整流器脈波數(shù)目越多，輸出網(wǎng)側(cè)電流的諧波畸變越小。當(dāng)=或時，能消除第17，19，53，55...次諧波；而第35，37...次諧波在=或者時能夠被消除，而此時17，19...次諧波卻不能相互抵消，所以這樣做并沒有什么實(shí)際意義。PST1的原副邊移相角度分別為，和，實(shí)際上可以是能夠滿足移相變壓器的移相范圍的任何角度，PST2與PST1的三個副邊線電壓對應(yīng)存在角度的相移。這種類型的二極管整流器可以用在需要多個獨(dú)立直流供電電源的串聯(lián)H橋多電平逆變器中 12脈波分離型二極管整流器結(jié)構(gòu)圖分離型12脈波整流器可以作為串聯(lián)H橋多電平逆變器的前端輸入， 分離型12脈波整流器為串聯(lián)H橋多電平逆變器供電的應(yīng)用實(shí)例給出了其一個應(yīng)用實(shí)例。 移相多重化整流技術(shù)移相多重化主要有以下四種形式：①閥側(cè)串聯(lián)移相多重化；②閥側(cè)移相分離型多重化；③網(wǎng)側(cè)移相多重化；④復(fù)合型多重化。假定輸入和輸出的交流相電壓有效值分別為Ea和Ea1,則由圖（b）的電壓向量圖可知加于o、p之間繞組上的電壓有效值為： (26)而m、p之間繞組上的電壓有效值與o、p之間繞組上的電壓有效值相等，只是在相位上相差120176。整流移相變壓器可以有兩種移相方式，即網(wǎng)側(cè)移相方式和閥側(cè)移相方式。 單相橋式二極管整流電路輸入電流諧波含量的典型值諧波電流注入電網(wǎng)造成電網(wǎng)電壓產(chǎn)生畸變。雙18脈波整流器，通過采用復(fù)合型多重化結(jié)構(gòu)，能夠達(dá)到36脈波整流器的諧波消除效果。電力電子多重化技術(shù)是指在大功率電力電子電路中，采用若干個相同結(jié)構(gòu)的電路拓?fù)浣?jīng)過移相處理后進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)連接，組成輸入側(cè)或輸出側(cè)等效多脈波的電路形式，有利于降低諧波、減小無功、提高電力電子裝置的電壓等級及裝置容量。本章將會討論在不降低些波消除效果的前提下減少移相變壓器次不同結(jié)構(gòu)的級繞組數(shù)目的可能性。 整流移向變壓器移相變壓器是多脈波二極管/晶閘管整流器的不可缺少的組成部分，它具有三個功能：①實(shí)現(xiàn)一次側(cè)、二次側(cè)線電壓的相位偏移以消除諧波；②變換得到需要的二次側(cè)電壓值；③實(shí)現(xiàn)整流器與電網(wǎng)間的電氣隔離。（a）。但有一個問題就是在高壓大功率場合，閥側(cè)母排的延邊三角形聯(lián)結(jié)接頭較多，難于處理。在分離性多脈波整流器中，每一個6脈波二極管