CPS-SPWM调制在大功率H桥多电平变流器中的优化与应用

CPS-SPWM调制方法在H桥多电平变流器中的应用是一项关键的技术革新，它针对大功率电力电子装置在实际应用中遇到的问题进行解决。随着大功率自关断器件性能的提升和智能微控制器的发展，对于大功率电机驱动和交直流电力传输等领域的电力转换设备，其效率和灵活性的需求日益增长。传统的PWM技术受限于大功率器件的工作频率较低，无法有效应对快速的调制要求。 载波移相正弦波脉宽调制(CPS-SPWM)技术的引入，通过对载波信号进行相位调整，实现了在保持正弦波输出特性的同时，提高了调制速度，适应了大功率设备的工作需求。这种技术由田纳西大学的Peng F.Z.等人在1996年提出，主要用于级联H桥型变流器的设计，尤其是用于无功补偿。 级联H桥变流器的核心是其拓扑结构，由N个单相全桥模块串联构成一相桥臂，每个桥臂之间在交流侧独立，直流侧则相互隔离。例如，当N=3时，可以组成三相系统，通过Y型或△连接。与二极管钳位型和飞跨电容型多电平变流器相比，级联H桥的优势在于其模块化设计，使得设备易于安装、维护和升级，同时保证了直流侧电压的均衡，降低了开关负荷的不均匀性。 在电压型变换电路中，输出的交流电压原本为矩形波，CPS-SPWM技术通过将多个矩形波输出的相位错开特定角度（如π/（3Lx）），并通过移相变压器进一步调整，能够合成接近正弦波的输出，从而提高整体系统的功率密度和谐波性能。对于Lx个三相变流器单元，采用这种方法可以构建出脉冲宽度为6Lx的高效变流器，显著提升了电力电子设备的整体性能和可靠性。 总结来说，CPS-SPWM调制方法在H桥多电平变流器中的应用不仅解决了大功率电力电子装置的工作频率限制问题，还通过优化拓扑结构和调制技术，实现了模块化、高效和低谐波的设计目标，推动了电力电子技术在现代工业中的广泛应用。