李继华 阮新波 王学华

（华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室 武汉 430074）

1 引言

多电平逆变器具有开关管电压应力低、电压变化率（dv/dt）小、输出电压谐波含量小等优点，特别适用于中高压大功率场合[1-3]。近年来，多电平逆变器的研究主要集中在拓扑结构[4]、矢量控制[5,6]以及在某些场合的应用[7]（例如光伏、风电、大电机驱动等）。多电平逆变器可分为二极管钳位型、飞跨电容钳位型和级联型三种[3,8-12]，其中级联型多电平逆变器不存在前两者的输入电容均压或飞跨电容电压控制问题，而且结构最简单，易于模块化设计，因此一直在中高压大功率场合备受青睐[3,8-9]。

级联型多电平逆变器常见的调制策略有正弦脉宽调制（Sinusoidal Pulse-Width Modulation,SPWM）和空间矢量调制（Space Vector Pulse-Width Modulation,SVPWM），其中SPWM 可分为同向层叠（Phase Disposition,PD）、反向层叠（Phase Opposition Disposition,POD）、交错反向层叠（Alternative Phase Opposition Disposition,APOD）和载波移相（Carrier Phase Shift,CPS）四种[9,13-15]。若级联单元数为m，这些调制方式输出的最低次开关谐波分布在2m倍开关频率附近。对于三相三线制级联多电平逆变器而言，PD 调制方式的线电压谐波最小，但各个H 桥输出功率不均衡，各H 桥开关管的开关次数也不等；采用CPS 调制方式时，各H 桥开关管的开关次数相等，且可实现输出功率自然均衡[13-17]。文献[16]提出一种改进型PD，它利用几组梯形载波将PD和CPS 两种调制方式结合起来，使得这种调制方式既具有PD 的线电压谐波小的优点，又具有CPS 的各H 桥之间功率均衡且开关管开关次数相等的优点。然而，改进的PD 所需梯形载波个数较多，不易在数字芯片内生成。针对这一不足，文献[18]提出了一种基于状态机的实现方法，有效简化了改进型PD 调制的实现。……