多電平逆變器載波PWM控制方法的仿真研究

(a) 載波和調制波波形

（b） 相電壓波形

（c） 相電壓頻譜

（d） 線電壓波形

（e） 線電壓頻譜

圖4 POD型SHPWM法仿真波形

(a) 載波和調制波波形

（b） 相電壓波形

（c） 相電壓頻譜

（d） 線電壓波形

（e） 線電壓頻譜

圖5 APOD型SHPWM法仿真波形

圖6 SFOPWM原理圖

每幅圖的(b)、（d）部分對應的是相電壓和線電壓的波形圖，（c）、（e）部分對應的是相電壓和線電壓的頻譜圖。

從仿真結果可以看出，對于PD型系統，從輸出相電壓中的頻譜圖可以看出，諧波能量主要集中在的載波頻率處，該處的諧波幅值較大，從而使相電壓的THD（計算50次以內的諧波）達到23.94％，其它的諧波分量主要是以載波整數倍頻率為中心的邊帶諧波，幅值較小。在三相系統的輸出線電壓中，由于各個三角載波同相位，因此載波處的諧波相互抵消，使線電壓的THD降低為12.76％。

對于POD型系統，在相電壓和線電壓中，都沒有載波諧波，但均存在以載波整數倍頻率為中心的邊帶諧波，且其幅值大于PD型系統中的相應幅值，所以，該方法最終得到的相電壓和線電壓的THD分別為22.5％和19.71％。

對于APOD型系統，其頻譜分布與POD型系統很類似，所有諧波基本都位于以載波整數倍頻率為中心的邊帶上，唯一的區別就是，POD型中的諧波能量主要集中在載波頻率兩側邊帶中，而APOD型系統中諧波分布更加均勻，最終得到的相電壓和線電壓的THD分別為22.13％，22.56％。

顯然，在APOD型系統中，由于相應諧波在三相系統中，不僅不能相互抵消，有的甚至相互疊加，導致線電壓的THD反而大于相電壓的THD。從上面的三種多電平消諧波PWM法的仿真結果，可以看出，對于輸出相電壓，三種方法的THD相差不大，但對于輸出線電壓，PD型系統的THD最小，具有明顯的優勢，實際應用中也最常被采用，從這個角度來說，在三相系統中PD型系統是最優的。另外，從仿真結果可以發現，在三種形式SHPWM方法的輸出相電壓和線電壓中，從PD型到POD型再到APOD型，帶寬內的諧波含量依次增加，即APOD型的傳輸帶寬內殘存諧波數量最多，給輸出濾波帶來了困難，這一現象在頻率調制比越高，及電平數越大的情況下將越明顯。