基于电平移位载波的改进型PWM技术，用于提升T型NPC逆变器的性能

《IEEE Open Journal of Power Electronics》：Enhanced Level Shifted Carrier-Based PWM Technique for Improving the Performance of T-type NPC Inverters

　　

摘要：

近年来，由于中性点钳位（NPC）多电平逆变器相比两级电压源逆变器具有更优的特性，其应用范围显著增加。然而，在许多工业应用中，NPC逆变器仍存在高谐波失真、功率损耗、半导体开关结温升高以及直流链路电容器电压不平衡等问题，这些问题在很大程度上取决于所采用的脉宽调制（PWM）技术。本文提出了一种基于次平坦三角波载波的PWM技术，可以有效缓解上述问题。该PWM技术结合了现有的三次谐波注入PWM（THPWM）调制信号和一种新型的、次平坦的修正三角波载波信号。修正后的载波信号引入了平坦区域，从而改变了功率开关的开关顺序。这一改进显著影响了谐波特性、直流链路电容器的充放电时间、总功率损耗、开关结温以及逆变器的效率。为了评估所提PWM技术的性能，研究选用了一台三相并网T型NPC逆变器作为实验对象。通过对所提PWM技术与现有PWM方法进行全面的性能对比分析，评估了包括逆变器PWM电压谐波特性、直流链路电容器电压平衡、功率损耗、开关结温以及整体逆变器效率在内的关键性能指标。仿真工作使用了MATLAB/Simulink和PLECS平台完成。此外，还开发了一个缩小比例的实验室原型，并通过实验验证了仿真结果。