级联型逆变器相移PWM的相移量与输出谐波关系分析

2 相移量与输出频谱之间的关系

对于单体逆变器，其驱动信号产生原理与两电平SPWM逆变器完全相同。而对于不同的单体逆变器，输出的基波存在一个相位差。

设逆变器由m个单体SPWM逆变器组成，第i个SPWM逆变器输出电压为u_i，则串联输出总电压为

u₀=u_i（1）

设单个逆变器输出单相双极性SPWM波，且波形正负半周期镜像对称，即

u(ωt)=－u(ωt+π)（2）

为简化计算，设波形在正负周期内前后1/4周期以π/2为轴线对称，即

u(ωt)=u(π－ωt)（3）

则可用傅立叶级数表示为^[7]

u(ωt)=a_nsinnωt（4）

设逆变器的一个开关周期为T_s，各个逆变器输出时延为T_s/m，则输出电压用傅立叶级数表示为

u(ωt)=a_nsin（5）

由于

sin=[sinnωtcos(nω)－sin(nω)cosnωt]

=sinnωtcos(nω)－cosnωtsin(nω)

=sinnωtcos(n2π)－cosnωtsin(n2π)（6）

式中：T为逆变器输出波形基波的周期，当基波为工频50Hz，T=20ms；

T_s为开关周期，当开关频率f_s为几十至几百kHz，T_s为几μs至几十μs。

当n=1时，可近似认为

cos(n2π)=m，

sin(n2π)=0（7）

可见，串联后输出电压中基频成分为线性叠加。

当n=m时，有

cos(n2π)=m，

sin(n2π)=0（8）

可见，串联后输出电压中频率f=mf_s的成分线性叠加。

因此，我们可以得知，m个输出依次时延T_s/m的SPWM逆变器串联，其输出的基频成分幅值为线性叠加，输出含有f=amf_s(a=1,2,...)的谐波，谐波的幅值亦为线性叠加。

因此，若多重逆变器由m个单体逆变器组成，逆变器载波频率为f_s，则第i个单体逆变器的时延为：