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第3章 多电平变换器PWM 调制策略对多电平变换器调制策略进行研究是多电平变换器研究的重点内容之一。
调制策略的优劣直接影响着多电平变换器的性能。
在过去的20多年里，研究者们对各种拓扑结构的多电平变换器调制策略进行了大量的研究工作，提出了一系列行之有效的调制方法。
这些调制方法基本上都是传统的两电平变换器脉宽调制技术的扩展和引申，但由于多电平变换器本身所具有的特殊性，其所采用的调制策略也各有特点。
3.1多电平变换器PWM 调制策略的分类多电平变换器的PWM 技术种类繁多，若按采用开关频率的不同，多电平变换器调制策略可以分为基波开关频率调制（即在输出基波周期内，开关器件通断一次）和高开关频率调制（即在输出基波周期内，开关器件通断多次）。
其中，基波开关频率调制又可分为空间矢量控制（SVC ）和有选择的谐波消除技术（SHEPWM ）；而高开关频率调制则可分为空间矢量PWM （SVPWM ）和多载波SPWM 。
多载波SPWM 一般采用两种技术，即①基于载波垂直分布技术（包括PD 、APOD 、POD ）；②基于载波水平移相技术。
多电平变换器PWM 调制策略分类示意图如图3-1所示。
也有研究者对多电平变换器控制策略的分类是从多电平变换器的控制自由度考虑，通过不同的组合，得到各种不同的调制策略。
例如：就载波而言，多电平变换器的载波通常不止一个，其形状可以是常用的三角波，也可是锯齿波等，对每种载波至少有频率、相位、幅值、垂直方向的偏移量和水平方向的偏移量等多个可调节控制的参数，将这些参数称之为自由度；而多电平变换器的调制波，可以是正弦波或梯形波，同样对于每种调制波形，也有频率、相位、幅值、叠加零序分量等多个参数，即自由度。
若将不同控制自由度进行互相组合，必将产生一些新型多电平变换器PWM 调制策略，再将上述控制自由度之间的组合，并进一步多电平变换器PWM 调制策略分类按基波开关频率调制分按高开关频率调制分空间矢量控制 （SVC ）有选择的谐波消除技术（SHEPWM ）多载波正弦PWM （SPWM ）空间矢量PWM （SVPWM ）基于载波垂直 移相SPWM 基于载波水平 移相SPWMPD APOD POD图3-1 多电平变换器PWM 调制策略分类示意图与各种多电平变换器的基本拓扑相结合，将产生数量庞大的多电平变换器PWM调制策略[84]。
多电平变换器的概念自从A.Nabael在1980年的IAS年会上提出以后，以其独特的优点受到广泛的关注和研究。
首先，对于n电平的变换器，每个功率器件承受的电压仅为母线电压的1/（n－1），这就使得能够用低压器件来实现高压大功率输出，且无需动态均压电路；多电平变换器的输出电压波形由于电平数目多，使波形畸变(THD)大大缩小，改善了装置的EMI特性；还使功率管关断时的dv/dt应力减少，这在高压大电机驱动中，有效地防止了电机转子绕组绝缘击穿；最后，多电平变换器输出无需变压器，从而大大减小了系统的体积和损耗。
因此，多电平变换器在高电压大功率的变频调速、有源电力滤波装置、高压直流（HVDC）输电系统和电力系统无功补偿等方面有着广泛的应用前景。
1 多电平变换器的拓扑结构国内外学者对多电平变换器作了很多的研究，提出了不少拓扑结构。
从目前的资料上看，多电平变换器的拓扑结构主要有4种：1）二极管中点箝位型（见图1）；2）飞跨电容型(见图2)；3）具有独立直流电源级联型（见图3）；4）混合的级联型多电平变换器。
图1 二极管箝位型三电平变换器图2 飞跨电容型三电平变换器图3 级联型五电平变换器其中混合级联型是3）的改进模型，它和3）的结构基本上相同，唯一不同的就是3）的直流电源电压均相等，而4）则不等。
从图1至图3不难看出这几种拓扑的结构的优缺点。
二极管箝位型多电平变换器的优点是便于双向功率流控制，功率因数控制方便。
缺点是电容均压较为复杂和困难。
在国内外这种拓扑结构的产品已经进入了实用化。
飞跨电容型多电平变换器，由于采用了电容取代箝位二极管，因此，它可以省掉大量的箝位二极管，但是引入了不少电容，对高压系统而言，电容体积大、成本高、封装难。
另外这种拓扑结构，输出相同质量波形的时候，开关频率增高，开关损耗增大，效率随之降低。
目前，这种拓扑结构还没有达到实用化的地步。
级联型多电平变换器的优点主要是同数量电平的时候，使用二极管数目少于拓扑结构1）；由于采用的是独立的直流电源，不会有电压不平衡的问题。
多电平变流器的主电路结构及其工作原理1. 引言多电平变流器是一种用于电力转换和调节的重要电力电子设备。
它能够将输入交流电源转换为多种不同电平的输出电压，广泛应用于直流输电、工业电机驱动和电力系统稳定控制等领域。
本文将介绍多电平变流器的主要电路结构以及其工作原理。
2. 主电路结构多电平变流器的主电路通常由以下几部分组成：2.1 整流器多电平变流器的输入是交流电源，而输出是直流电压。
在多电平变流器的主电路中，通常会采用整流器来将输入的交流电源转换为输出的直流电压。
整流器的类型可以有多种选择，如单相或三相整流桥、混合整流器等。
2.2 电容滤波器为了使输出电压更加稳定，多电平变流器主电路中还会添加一个电容滤波器。
电容滤波器主要用于平滑直流电压的波动，减小输出电压中的脉动成分。
通过合适的电容选择，可以有效降低电压的谐波含量，提高系统的稳定性。
2.3 逆变器在多电平变流器的主电路中，逆变器是起到关键作用的部分。
它能够将直流电压转换为多电平的交流电压，实现多电平变流器的输出功能。
逆变器通常采用硅控整流器或者现代高压功率电子器件（如IGBT、IGCT等）来实现。
2.4 电感滤波器逆变器输出的交流电压通常含有谐波成分，为了减小这些谐波，多电平变流器的主电路中还会添加一个电感滤波器。
电感滤波器通过合理设计的电感参数，能够有效滤除逆变器输出电压中的谐波成分，使得输出电压能够更好地符合电力系统的要求。
3. 工作原理多电平变流器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 输入电源的交流电压经过整流器转换为直流电压。
2. 直流电压经过电容滤波器进行平滑处理，减小脉动成分。
3. 经过逆变器将直流电压转换为多个电平的交流电压。
4. 输出电压经过电感滤波器进行谐波滤除，使得输出更接近纯正弦波形。
5. 输出的多电平交流电压可以根据实际需求进行调节和控制。
多电平变流器的工作原理涉及到多个电力电子元件的协同作用，通过适当控制和调节这些元件的工作状态，实现对输入电压的转换和输出电压的调节。
