一种二极管箝位级联拓扑在直驱风电系统中的应用研究

2 控制原理 
    消谐波SPWM可以直接用于二极管箝位型、电容箝位型多电平电路，也适用于其他类型的多电平结构，载波相移SPWM一般用在级联H桥型、电容箝位型多电平电路。本文针对图1的拓扑结构，采用消谐波SPWM和载波相移SPWM相结合的调制方法，能够较好地应用在二极管箝位五电平级联H桥电路中。
    图2是所采用的载波调制原理图，其中图2(a)是a相二极管箝位功率单元级联结构图，图2(b)是载波调制方法原理图，以a相为例进行说明。图2(a)中，二极管箝位五电平H桥功率单元1和单元4级联构成a相输出，假设图2(a)中功率单元1的两个三电平桥臂自左而右分别为桥臂1和桥臂2，功率单元4的两个三电平桥臂自左而右分别为桥臂3和桥臂4，对应图2(b)中，载波uc1、uc2和uc3、uc4分别为桥臂1和桥臂2使用的载波，载波uc5、uc6和uc7、uc8分别为桥臂3和桥臂4使用的载波，ua为a相正弦参考波。载波uc1、ucz和uc3、uc4，uc5、uc6和uc7、uc8为幅值、相位完全一样但位置不同的三角载波，对应功率单元中的每个桥臂，采用的是消谐波SPWM方法，桥臂1、2、3、4之间是载波相移SPWM方法，假设桥臂1的载波相位为0°，则桥臂2的载波相位为180°，桥臂3的载波相位为90°，桥臂4的载波相位为270°，因此图2所示的载波调制方法是消谐波SPWM和载波相移SPWM的结合。以功率单元1为例说明，桥臂1的4个功率器件，S1和S3的驱动互补，S2和S4的驱动互补，ua与载波uc1进行比较作为S1的驱动信号，当ua>uc1时驱动为正，否则为负，同样ua与uc2比较作为S2的驱动信号；桥臂2的4个功率器件，S5和S7的驱动互补，S6和S8的驱动互补，ua与载波uc3进行比较作为S8的驱动信号，当ua>uc3时驱动为正，否则为负，同样ua与uc4比较作为S7的驱动信号。同样道理可以得到功率单元4的驱动波形。分别以三相正弦波作为调制波，即可得到三相二极管级联逆变器所有功率器件的驱动波形。