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特定谐波消除调制(SHE-PWM)是一种通过恰当选择逆变器开通、关断时刻(开关角)来抑制低次谐波的调制策略。与传统两电平逆变器相比,三电平逆变器具有电压及电流变化率低、输出电压谐波含量少、输出共模电压小等优点,在高压大功率变频调速、柔性交流输电等领域有着广泛的应用前景。SHE-PWM在相同的开关频率下,可以生成最优的输出电压波形,通过控制可以得到较高的基波电压,提高直流电压利用率,因此特别适用于机车牵引等对开关频率及直流电压利用率有较高要求的场合。本文将SHE-PWM策略应用于中点箝位型(NPC)三电平逆变器,针对传统调制策略中点电压存在波动及输出电压不能完全消除特定次谐波的问题,提出了改进的三电平逆变器SHE-PWM策略,通过对输出相电压中三次谐波含量的控制与开关角求解方程组的重构,实现了抑制中点电压波动及输出电压中完全消除特定次谐波的效果。 针对三电平逆变器中点电压波动问题,本文从NPC三电平逆变器的拓扑结构入手,详细分析了中点电压波动产生原因,推导出基波电压与三次谐波电压对中点电压波动作用的表达式。分析表明线电压中并不含有三次谐波,因此传统三电平SHE-PWM策略并不对三次谐波电压进行控制,但与基波电压初始相位相同的三次谐波电压所产生的中点电流对基波电压所产生的中点电流波动有抑制作用,因此本文将三次谐波引入到输出相电压中,通过控制输出相电压中三次谐波的含量,达到抑制中点电压波动的效果。 针对传统三电平SHE-PWM策略不能完全消除特定次谐波的问题,通过分析中点电压波动对输出电压的影响,阐明了传统调制策略不能完全消除特定次谐波的原因。通过引入脉冲权值系数,根据输出电压波动大小重构开关角求解方程组,更好地抑制了指定次谐波。 搭建了NPC三电平逆变系统实验平台,分别对传统三电平特性谐波消除调制策略与改进的三电平SHE-PWM策略进行实验分析,实验结果表明改进调制策略能够更好地抑制中点电压波动,消除特定次谐波。