载波相移技术__CPS-SWM

具体来讲，在组合变流器中，个变流单元在相同调制比幅度调制比下，进行各变流器单元采样时间相位差依次为。

由于技术尚存定缺陷，这里只作简要介绍。

论文的主要内容基于载波相移原理及在三电平逆变器中的应用本文在大量阅读国内外相关文献的基础上，提出了种新型载波相移技术。

本论文重点介绍了载波相移技术的基本原理，载波相移技术理论，自然采样中的对称规则采样和不对称规则采样，三电平以及载波相移在单相和三相三电平逆变器中的应用。

最后，通过与传统载波相移技术相比总结了载波相移技术的优势和不足，提出些其他的调制方法，并展望其发展前景。

载波相移技术的理论研究技术是种适用于大功率变流器的优秀调制策略，能够在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果，有效的减小输出谐波，提高了信号传输带宽。

因此，技术在大功率逆变器中得以广泛应用。

载波相移技术的基本原理及简要数学分析载波相移技术实质上是技术与多重化技术的有机结合，下面将详细介绍载波相移技术的基本原理和简要数学分析载波相移技术的基本原理图组合变流器相移技术的原理载波相移技术的基本思想是在变流器单元指电压型三相六开关变流器为的电压型组合变流器中，各变流器单元采用共同的调制波信号，频率为。

各变流器单元三角载波频率为，将各三角载波的相位相互错开三角载波周期的，以二逻辑组合变流器相移为例，如图，变流器基于载波相移原理及在三电平逆变器中的应用单元数，频率调制比，幅度调制比。

图所示的个变流器单元的输出。

个变流器单元的输出波形，如图所示。

对输出进行频谱分析，变流器单元之的输出波形的频谱如图所示，叠加后组合变流器输出波形频谱如图所示。

可见。

叠加后谐波得到了有效抑制。

电压型波形的简单数学分析电压型的调制如图所示。

三角载波与正弦调制波相比较，焦点作为开关点。

以变流器直流侧电容中点作为参考点，交流侧电压如图所示。

输出幅值为变流器直流侧电压的，记为，正负两种电平，称为二逻辑信号。

分别为调制波和调制载波的相位。

为调制波的周期。

调制波信号表示为式中，为调制波频率为调制波幅值，不大于三角载波幅值。

三角波信号以为脚标，幅值设为，频率为，相位为。

图自然逻辑采样二逻辑调制对做二重傅立叶分析，得图所示的输出的傅立叶表达式为式中，幅值系数，除以上情况外均为。

基波分量载波谐波当，„„，时，式中为零阶贝塞尔函数。

当为偶数时所以载波谐波的次数仅限于奇数次，如„。

载波谐波的相位与调制波的相位无关，仅仅取决于载波本身。

边带谐波当时，„，„式中，为阶贝塞尔函数。

边带谐波的频率为„，其相位同时依赖于调制波相位和载波相位。

载波相移波形的简单数学分析基于载波相移原理及在三电平逆变器中的应用假设由个变流器单元构成的组合变流器，采用载波相移技术，其中第个变流器单元输出波形的傅立叶级数展开为变流器单元的输出波形叠加后，总的输出为在参考文献，对式进行了详细的数学分析，结论是组合变流器总输出的幅值系数除以下情况外，均为基波分析载波谐波当时„，构具有需要最少量的器件不需要大量的箝位二极管和飞跨电容易于模块化和采用软开关技术等优点，被认为是较适合于电网接口的变流器。

因此我们在文中提到的多电平变流器主要是指级联桥型多电平变流器。

级联桥多电平变流器的基本结构级联桥多电平变流器的基本结构包括两种种为三电平桥，简称桥另种为五电平桥，简称桥。

其中，桥包括二极管箝位型和电容箝位型两种。

图桥变流器的基本单元级联桥变流器的基本单元如图所示，这个基本单元可产生三电平输出。

同时导通当和导通或和导通时，产生两种相反的电平，另外当和或和导通时输出电平为零。

级联桥变流器的基本单元如图所示，以二极管箝位型为例说明点评输出情况。

二极管箝位型电容箝位型图桥变流器的基本单元图所示的桥基本单元有全桥式中点箝位式电路组成，适当改变逆变器中的开关状态，点和点可跟和相连。

假设直流侧电压为，电容上的电压为的半。

桥可以有五种不同的取值，和。

若将以上单元进行串联就会得到级联桥变流器如图图级联桥变流器的电路结构级联桥变流器有很多优点获得同样电平数输出时，使用的元器件最少，容易实现电平数较高的输出没各变流器单元的结构相同，容易进行基于载波相移原理及在三电平逆变器中的应用模块化设计和封装因为各变流器之间相对，所以可以较容易的引入软开关控制④直流侧的均压比较容易各变流器单元的工作负载致电路设计可以使用功率单元旁路电路，从而使得控制系统可以在线切除故障单元，以保证系统继续工作。

级联桥多电平变流器的改进型结构若各变流器单元的直流电源的电压值设为不同，分别取为„，则其输出的电平数就大幅度的增加到，这就是所谓的改进的级联桥多电平变流器图改进的级联桥多电平变流器图为采用改进的两个单元的级联桥多点平结构的晶闸管和混合型逆变电路，其中。

图所示的电路中，单元承受高电压，单元承受低电压。

适合这种拓扑的控制策略为较高电压的晶闸管单元以输出电压的基波频率为切换频率，而较低电压的单元则在较高频率下进行控制，以此来改善输出波形。

采样方法数字实现的简单介绍法的实现有多种方法，可以由模拟或数字电路等硬件电路来实现，也可以由微处理器运用软硬件结合的办法来实现。

自然采样法如图所示，通常是个正弦波信号发生器产生可以调频调幅的正弦波调制波信号，再用个三角波信号发生器产生可幅值不变的三角波载波信号，将两者进行比较，有交点来确定逆变器开关的转换。

图自然采样法如图所示，正弦波为，为采样周期。

有图可得式式，由此得到在个采样周期中脉冲宽度为式，这个脉冲宽度就是实际的脉冲宽度，如果用数字实现，则该脉宽要延迟到下个采样周期才生效式中，为调制幅度比为正弦波角频率，为正弦波与三角波两个相邻交点的时刻。

式是个超越函数。

不但与频率调制比为正弦波的周期有关，而且是幅度调制比的函数，求解与的关系也相当麻烦。

由数学推到得到的数学模型并不适合于由微机实时控制，因而自然采样法通常由模拟电路实现。

随着数字控制技术的发展，相应产生了规则采样法。

数字控制中的规则采样法分为对称规则采样法和不对称规则采样法两种基于载波相移原理及在三电平逆变器中的应用对称规则采样图对称规则采样法与不对称规则采样法数字实现示意图对称规则采样法不对称规则采样法对称规则采样法如图所示。

计数器在时刻达到值，此时对正弦波进行采样，将该正弦波数值代入式计算出脉冲宽度，等待下个周期开始的时刻加载，在下个周期中产生对称脉宽，而整个脉宽为。

对称规则采样法是用处于两个自然采样值之间个特殊的时刻点的采样值来近似两个自然采样值，这样对于处理器而言，避免了超越方程，节省了运算时间，提高了运算速度。

但由于对采样点进行了近似，数据少了半，牺牲了很大的精度。

数学模型可用式表示不对称规则采样不对称规则采样法，如图所示。

在计数器的下溢值时刻采样，在半个周期后的时刻加载，在第二个周期中产生宽度的脉冲在计数器到达周期值时刻时第二次采样，到时刻加载，在第二个周期中产生宽度的脉冲，很明显≠，而在个周期的脉冲宽度由和拼凑而成，即，显然更接近实际脉冲宽度。

由图中的相似三角形关系可得两次采样时刻的数学表达式有式可见，不对称规则采样个开关周期的脉冲宽度仍由式决定，只不过用特殊点来接近自然采样点和，比规则采样多了倍的采样点，多了倍的数据量，因而更接近自然采样结果。

基于的载波相移技术的数字化实现脉宽调制技术在电力开关变流器中的应用越来越广泛。

技术本身也在不断发展，在传统二逻辑的基础上，又逐渐发展出三逻辑和多逻辑。

多逻辑往往那个可以通过多路的二逻辑来合成。

般地，单相电平变流器需要的开关数目为，三相电平变流器需要的开关数目为。

对于单相逆变器最多能够为七电平逆变器提供脉冲对于三相逆变器最多能够为三电平逆变器提供脉冲当需构造多路波形产生器时，般采用数字信号处理器，和现场可编程门阵列，。

本论文主要采用的方法实现为三相三电平变流器。

基于的单相三电平变流器的技术的实现方法能够为单相七电平以下和三相三电平的多电平变流器提供脉冲，以下介绍其基本工作原理基于载波相移原理及在三电平逆变器中的应用图三相三电平桥变流器结构如图所示的三相三电平桥变流器由相桥相桥和相桥组成。

下面以相桥为例来说明三相三电平桥变流器技术的具体实现方法。

图相桥对应技术实现的原理图图所示为相桥对应技术实现的原理图。

采用两列幅值相等相位相反的三角波与，分别与统列调制波进行调制。

三角载波与调制波相比较所得驱动信号来驱动左半桥上开关管，与互补的驱动信号来驱动左半桥的下开关管三角载波与调制波相比较所得取反后的驱动信号来驱动右半桥上开关管，与互补的驱动信号来驱动右半桥的下开关管。

相桥和相桥相应的方法与相桥的调制方法类似，相相和相所采用的载波均为同列载波，只是相桥相桥的调制波信号分别滞后相调制波信号。

本章小结本章首先介绍了三电平和多电平技术，在此基础上系统的讲述级联桥的原理和构造。

然后，讲述了自然采样中的对称规则采样和不对称规则采样，接着，阐述了基于的单相三电平变流器的技术的实现方法。

对于载波相移技术的数字化实现方法，采用正弦脉宽调制时，目前大多数数字控制为降低对微处理器的要求，通常采用数据量较少的堆成规则采样法，。

但不对称规则采样法，由于精度的提高有效的减少了谐波含量。

如果需要更多的发生器，只能通过或的方式来实现。

绪论载波相移技术是种适用于大功率变流器的优秀调制策略，能够在较低的器件开关频率下，通过组合装置中各变流器单元开关间的相互