吴雪峰，陈洁莲，王 雄，宋乾儒，尹维恒

（株洲中车时代电气股份有限公司，湖南 株洲 412001）

0 引言

中点箝位(neutral point clamped，NPC)型三电平拓扑是当前应用最广泛的多电平拓扑[1-4]。相比传统的两电平变流器，三电平NPC 变流器具有输出功率大、输出波形总畸变率(total harmonic distortion，THD)小、器件电压应力和系统电磁干扰低等优点[5]，被广泛应用于中高压变频调速、有源电力滤波和电力系统无功补偿等领域。

在城轨再生制动能量回馈领域，能馈逆变器的主要特点是高电压、大电流、大功率，这使其最高开关频率受到散热系统的限制[1]。在实际应用中，针对在开关频率较低即在低载波比工况下的调制方式，如果采用传统脉宽调制方法，则需要庞大的滤波装置以满足系统对谐波限制的要求，这势必造成逆变器体积庞大而笨重，大大提高了逆变器的成本[2]。特定次谐波消除调制方式（selected harmonic elimination PWM,SHEPWM）是目前在大功率逆变系统中被广泛应用的一种方法。相比正弦脉宽调制（sinusoidal PWM,SPWM）技术，SHEPWM技术具有开关频率低、无特定低次谐波、输出波形质量高、开关损耗低、转换效率高等特点[3]。SHEPWM技术并不能减小逆变器输出电压波形的总谐波失真（THD），而只是改变各次谐波的分布，选择性地消除对电气设备和外部线路影响较大的低次谐波，其代价是不可控的高次谐波畸变将增大。在SHEPWM方式下，会出现不可控的谐波幅值很大的现象，甚至导致电压THD大于同等开关频率下SPWM方式的，这就背离了应用SHEPWM技术的初衷[6-8]。另外，由于特定消谐技术需要求解一组非线性的超越方程组，其求解较为困难且过程复杂，故传统上常采用牛顿迭代法，而初值给定方法是影响牛顿法求解速度和敛散性的关键因素之一，即开关角度求解难度很大程度上依赖于初值选取合适与否[1,5]。……