多电平逆变器载波PWM控制方法的仿真研究

(a) 载波和调制波波形

（b） 相电压波形

（c） 相电压频谱

（d） 线电压波形

（e） 线电压频谱

图4 POD型SHPWM法仿真波形

(a) 载波和调制波波形

（b） 相电压波形

（c） 相电压频谱

（d） 线电压波形

（e） 线电压频谱

图5 APOD型SHPWM法仿真波形

图6 SFOPWM原理图

每幅图的(b)、（d）部分对应的是相电压和线电压的波形图，（c）、（e）部分对应的是相电压和线电压的频谱图。

从仿真结果可以看出，对于PD型系统，从输出相电压中的频谱图可以看出，谐波能量主要集中在的载波频率处，该处的谐波幅值较大，从而使相电压的THD（计算50次以内的谐波）达到23.94％，其它的谐波分量主要是以载波整数倍频率为中心的边带谐波，幅值较小。在三相系统的输出线电压中，由于各个三角载波同相位，因此载波处的谐波相互抵消，使线电压的THD降低为12.76％。

对于POD型系统，在相电压和线电压中，都没有载波谐波，但均存在以载波整数倍频率为中心的边带谐波，且其幅值大于PD型系统中的相应幅值，所以，该方法最终得到的相电压和线电压的THD分别为22.5％和19.71％。

对于APOD型系统，其频谱分布与POD型系统很类似，所有谐波基本都位于以载波整数倍频率为中心的边带上，唯一的区别就是，POD型中的谐波能量主要集中在载波频率两侧边带中，而APOD型系统中谐波分布更加均匀，最终得到的相电压和线电压的THD分别为22.13％，22.56％。

显然，在APOD型系统中，由于相应谐波在三相系统中，不仅不能相互抵消，有的甚至相互叠加，导致线电压的THD反而大于相电压的THD。从上面的三种多电平消谐波PWM法的仿真结果，可以看出，对于输出相电压，三种方法的THD相差不大，但对于输出线电压，PD型系统的THD最小，具有明显的优势，实际应用中也最常被采用，从这个角度来说，在三相系统中PD型系统是最优的。另外，从仿真结果可以发现，在三种形式SHPWM方法的输出相电压和线电压中，从PD型到POD型再到APOD型，带宽内的谐波含量依次增加，即APOD型的传输带宽内残存谐波数量最多，给输出滤波带来了困难，这一现象在频率调制比越高，及电平数越大的情况下将越明显。