下面簡(jiǎn)單介紹一下載波層疊和移相的原理，并對(duì)其進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
1.載波層疊
載波層疊PWM既適用于二極管/電容鉗位型逆變器，也適用于具有獨(dú)立直流源的級(jí)聯(lián)型逆變器。當(dāng)采用N 個(gè)幅值和頻率相同的三角波在縱軸方向上下連續(xù)排列作為載波，與同一調(diào)制波進(jìn)行交截比較后得到不同時(shí)刻的輸出電平，隨之確定各個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通關(guān)斷狀態(tài)，最后最多可以輸出2N+1 個(gè)電平。根據(jù)三角載波在縱軸方向排列時(shí)相位的關(guān)系，三角載波層疊PWM 控制可以分為以下三種: ( 1 )同相層疊法( Phase Disposition，PD) ，即三角載波在縱軸方向上相位相同，如圖1-1 ( a ) 所示；( 2 ) 交替反相層疊法( Alternative Phase Opposition Disposition，APOD) ，即相鄰的三角載波在縱軸方向排列時(shí)相位相反，如圖1-1 ( b) 所示; ( 3) 正負(fù)反相層疊法( Phase Opposition Disposition，POD) ，即橫軸以上的三角載波同相位，橫軸以下的三角載波同相位并與橫軸以上的三角載波反相，如圖1-1( c ) 所示。
2 載波移相
載波移相是用多個(gè)分別移相、幅值相同的三角載波與調(diào)制波比較,生成PWM波分別控制各組功率單元，然后再疊加,形成多電平PWM波形，稱(chēng)為載波移相法(PhaseShiftCarrierPWM),一般用在H橋串聯(lián)型(級(jí)聯(lián)型)結(jié)構(gòu)、電容箱位型結(jié)構(gòu)。
關(guān)于 CPS-PWM 在 MMC 變換器中的運(yùn)用，主流的有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是最大輸出電平為N+1電平的調(diào)制，另一種是最大輸出電平為2N+1電平的調(diào)制。
載波移相脈寬調(diào)制技術(shù)(CPS-SPWM)有良好的諧波特性，利用較低的開(kāi)關(guān)頻率就能實(shí)現(xiàn)等效較高開(kāi)關(guān)頻率。MMC中應(yīng)用CPS-SPWM即對(duì)MMC每個(gè)橋臂的N個(gè)子模塊分別進(jìn)行正弦脈寬調(diào)制。如圖4-2所示為(方式1)CPS-SPWM調(diào)制過(guò)程。各子模塊相應(yīng)的三角載波依次移開(kāi)1/N個(gè)三角載波周期(2π/N相角)，然后與同一條正弦調(diào)制波進(jìn)行比較，產(chǎn)生N組SPWM調(diào)制信號(hào)，對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)N個(gè)子模塊單元，然后將子模塊電壓相疊加。同一相的上下橋臂對(duì)應(yīng)子模塊的載波互錯(cuò)π角度，同一相的上、下橋臂的調(diào)制波反相，等效輸出相電壓最大電平數(shù)為N+1。
圖2 N=3，A相載波移相示意圖(方式1)
如圖3所示為(方式2)CPS-SPWM調(diào)制過(guò)程。與方式一相似，只是在上下橋臂對(duì)應(yīng)子模塊的載波互錯(cuò)角度有區(qū)別。方式2中，同一相的上下橋臂對(duì)應(yīng)子模塊的載波互錯(cuò)π/N角度，上、下橋臂的調(diào)制波反相。此方法不需要滿(mǎn)足任意時(shí)刻每相同時(shí)投入的子模塊數(shù)為N 這一約束條件。因此，可以采用如下移相方式獲得等效輸出相電壓最大電平數(shù)為2N+1。
圖3 N=4，A相載波移相示意圖(方式2)
3 載波比與調(diào)制度
3.1載波比
是在調(diào)制中每周基波（三角波）與所含正弦調(diào)制波輸出的脈沖總數(shù)之比，即兩者頻率之比f(wàn)t / fr。
3.2 調(diào)制度
調(diào)制度關(guān)系反映載波的幅度、頻率或相位受低頻調(diào)制信號(hào)控制的程度。
調(diào)制度=調(diào)制波幅值/載波幅值。
4.仿真
仿真參數(shù)為N=4，載波比 fc/fr=4，調(diào)制比 M=0.85，采用方式1。圖4表示A 相的載波移相調(diào)制過(guò)程。由圖 6-1 可以看出，各子模塊輸出電壓為兩電平，上、下橋臂對(duì)應(yīng)子模塊互補(bǔ)開(kāi)通。根據(jù)圖 4不難發(fā)現(xiàn)這種移相方式的核心在于確保同一相的上、下橋臂對(duì)應(yīng)子模塊互補(bǔ)導(dǎo)通，這樣就能夠保證任意時(shí)刻任意一相均有 N 個(gè)子模塊處于投入狀態(tài)。
圖4 仿真波形
5 遇到的問(wèn)題
目前仿真只是開(kāi)環(huán)仿真，在實(shí)現(xiàn)閉環(huán)仿真是出現(xiàn)了問(wèn)題，可能是參數(shù)上的問(wèn)題，有待解決。
