李素非1，李国杰1，翟登辉2，王卫星2



级联型多电平逆变器最小总谐波失真阶梯调制策略研究

李素非，李国杰，翟登辉，王卫星

(1.电力传输与功率变换控制教育部重点实验室，上海交通大学电气工程系，上海 200240；2.许继电气股份有限公司，河南 许昌 461000)

为了降低级联型多电平逆变器的输出电压谐波分量，提出了一种新颖的基于KKT条件最优化方法的阶梯调制策略。利用KKT条件法，经过严格的数学推导，得到相应的导通角计算方法,所提出的阶梯调制策略能够在任意调制系数下最小化阶梯波输出的总谐波失真（THD）。另外利用牛顿-拉普逊迭代法来求取上述导通角计算中的关键参数。为了克服牛顿—拉普逊迭代法计算速度慢的缺点，提出了幂函数逼近法来简化计算复杂度。最后，对上述方法进行了仿真分析，得到了固定和可变调制系数下的级联逆变器输出电压波形和其频谱分布。仿真结果证实了调制策略的有效性。

级联型多电平逆变器；总谐波失真；阶梯调制；KKT条件法；函数逼近

0 引言

级联型逆变器在中/高功率等级的系统的中有广泛的应用。根据开关频率，可以将级联型逆变器的调制分为高频调制和低频调制。常见的高频调制策略有正弦载波调制（SPWM）、特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM）空间电压矢量调制（SVPWM）。相对于高频调制策略而言，低频阶梯调制能减小开关损耗和器件的开关应力，延长其使用寿命，提高系统效率。

在阶梯调制中，各电平导通角的计算是一个研究热点。……