0　引　言
        多电平逆变器近年已成为研究的热点,随着 GTO、IGBT的成熟应用及IECT、IGCT等新型全控 型器件的出现CONTROL ENGINEERING China版权所有,以及以数字信号处理器(DSP) 、 FPGA为核心的高性能数字控制技术的普及,多 电平逆变器的研究与应用得到了迅猛发展。根据 主电路的拓扑结构,目前可将多电平逆变器分为 二极管嵌位、电容嵌位与单元级联三类[ 1 ] 。与采 用其他两种结构的变频器相比,单元级联型逆变 器可以通过采用较低电压等级的功率开关器件串 联的方法,实现中高压的输出;每个功率单元可以 采用比较低的开关频率,而串联后的等效开关频 率可以达到成倍数的提高,以大大减少开关损耗、 降低dv /dt和输出谐波含量[ 2 ] 。除此之外,级联 型逆变器还具有自己独特的优点,如无需均衡电 容电压、结构上易于模块化和扩展、便于实现软开 关技术等。基于以上特点,级联型逆变器具有良 好的应用与发展前景。
        传统v / f控制方式的级联型逆变器,采用的 是移相式三角载波空间脉宽调制( SPWM)技术, 具有算法简单,容易实现的特点。目前,多电平 PWM技术可以分为两大类www.cechina.cn, 移相式SPWM技术 和空间矢量脉宽调制( SVPWM) 技术。SVPWM 技术将逆变器和交流电机视为一个整体,其数学 模型建立在电机统一理论和电机坐标系变换理论 的基础上,物理意义直观www.cechina.cn,数学模型简单www.cechina.cn,便于微 机实现控制,并具有控制效果好、直流电压利用率 高等优点, 在电机调速系统中得到了广泛应 用[ 3 ] 。SVPWM技术在两电平系统中应用普遍, 但随着电平数目的增加,超过3电平以后,开关状 态数和电压矢量数成倍的增加,造成算法过于复杂,虽然有人不断提出新的SVPWM简化算法,但 是仍难以在实际系统中得到应用[ 425 ] 。
        本文借鉴载波移相SPWM 方法和三电平 SVPWM方法,提出了一种新型的基于三电平的 移相式空间矢量调制方法,并与矢量控制相结合, 提出了一种基于移相式SVPWM的级联型多电平 逆变器电压前馈解耦型矢量控制方法,并通过仿 真试验对该系统性能进行了验证。
        1 　级联型逆变器及移相式三角波 SPWM方法
        单元级联型多电平逆变器由多个功率单元级 联组成(见图1) 。
        

        输出的相电压电平数N 与该相级联的功率 单元数M 的关系为:
        N = 2M + 1 (1)
        采用移相式三角载波SPWM法时,每个模块 的PWM脉冲均由一个参考正弦调制波和1组相 位相反三角载波比较产生得到, N 个模块需要N 组三角载波CONTROL ENGINEERING China版权所有, N 组载波之间相位互差角度为α = π/N。三相正弦调制波在相位上互差120°, 共用 N 组三角载波。同相各功率单元输出的准SPWM 波形彼此交错,叠加出多电平的准SPWM 电压 波。

        采用这种调制方法得到的逆变器输出电压谐 波很低,输出不需要采用滤波器,被称为完美无谐 波逆变器。但这种调制方法与矢量控制及直接转 矩控制等高性能的控制策略结合时,就会存在瞬 时响应慢,不利于各开关器件功率平衡等缺点。 如何找到一种有效的、瞬时的而且可以与移相载 波SPWM相媲美的调制方法是急需解决的问题。
        2　级联型逆变器的矢量移相式SVP2 WM方法
        2. 1　一单元逆变器的新型SVPWM 方法
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