空间载波移相法
多电平逆变器简介
多电平逆变器拓扑结构及其控制策略的比较多电平逆变器主要有三种拓扑结构：二极管箝位型、飞跨电容型和级联型。
二极管箝位型电路需要保证直流侧电容均压，控制困难，实际应用中还是三电平电路为主，一般不超过五电平。
飞跨电容型，亦称电容箝位型，同样存在电容电压平衡控制及冗余开关状态优化的问题，实际应用较少。
级联型多电平逆变器，又称链式逆变器，以普通的单相全桥（H桥）逆变器为基本单元，将若干个功率单元直接串联，串联数越多，输出电平数也越多。
它的优点是不存在电容平衡问题，电PWM控弦波，5电平以一、NPC型多电平逆变器优点：1）可根据不同的需要选择不同的功率器件，提高功率器件的利用率；2）电平数越大，输出电压的谐波含量就越少，输出电压波形与正弦波就越接近；3）可直接实现大功率和高电压，功率变换装置的成本降低。
缺点：1）每相桥臂开关器件的工作频率不同，造成了各开关器件的负荷不一致；2）对于m电平电路来说，每个桥臂需要（m-1）（m-2）个箝位二极管，即随着电平数的增加，所需箝位二极管数目将快速增加，成本增加；3）电平数越大，利用冗余开关状态来平衡分压电容的电压平衡的控制算法就越复杂。
二极管箝位型三电平逆变器1.拓扑结构三电平逆变器共有33=27的空间电压矢量，3个零矢量，独立的空间电压矢量有19（=1+1*6+2*6）个，60°区域小三角形个数为1+3=4。
2.控制策略1实际上，2运算34①坐标变换采用的60°坐标系为g-h坐标系，取g轴与α轴重合，逆时针旋转60°为h轴，设参考矢量，坐标系α-β到g-h坐标系的坐标变换公式为：则坐标系a-b-c到g-h坐标系的坐标变换公式为：归一化处理后（矢量坐标整数化），将三电平逆变器的基本矢量变换至g-h坐标系，得到的变换到60°坐标系下三电平逆变器的空间矢量图如图所示：②矢量分区方法扇区的确定方法：空间矢量图可分成6个扇区（A-F），设参考电压矢量在60°坐标系中的坐标为。
NPC三电平逆变器及其中点电位平衡的研究
NPC三电平逆变器及其中点电位平衡的研究一、本文概述Overview of this article随着电力电子技术的快速发展和可再生能源的大规模应用，电力转换和电能质量控制成为了电气工程领域的研究热点。
其中，三电平逆变器作为一种高效的电能转换装置，在风力发电、太阳能发电、电机驱动等领域得到了广泛应用。
然而，三电平逆变器在运行过程中，中点电位平衡问题一直是影响其性能稳定性的关键因素。
因此，对NPC（Neutral Point Clamped）三电平逆变器及其中点电位平衡的研究具有重要的理论价值和实际意义。
With the rapid development of power electronics technology and the large-scale application of renewable energy, power conversion and power quality control have become research hotspots in the field of electrical engineering. Among them, three-level inverters, as an efficient energy conversion device, have been widely used in fields such as wind power generation, solar power generation, and motor drive. However, the issue of midpoint potential balance has always been a keyfactor affecting the performance stability of three-level inverters during operation. Therefore, the study of NPC (Neutral Point Clamped) three-level inverters and their midpoint potential balance has important theoretical value and practical significance.本文旨在深入探讨NPC三电平逆变器的工作原理、中点电位平衡控制策略以及实际应用中的关键技术问题。
空间载波移相法.
先调制空间载频使20 / 2 求某一点（m，n）的相位可以通过下面式子得出
g (m 1, n) a(m, n) b(m, n)cos[ (m, n) 20m / 2] g (m, n) a(m, n) b(m, n)cos[ (m, n) 20m] g (m 1, n) a(m, n) b(m, n)cos[ (m, n) 20m / 2]
震动的影响
低速采集
高速采集
震动严重时的测试结果
没有震动时的干涉图
震动严重时的干涉图
什么叫空间载频移相法
答：no problem
空间载频移相法（SCPS法）：主要的思想来源于 移相干涉术，又以空间载频为基础，是时域相移技术 在空域上的应用。 SCPS 法是 Shough 等人在 1990 年开始提出的，随即 就得到了广泛的关注，在国外相关论文纷纷发表，更 加促进其迅速的发展，但在国内还没有发现相关详细 的文献报告，所以就有必要做一些探讨和研究。
通过调节倾斜角度的大小 ，被测面和参考面的对应 点位相差就会发生改变，对应得到干涉图条纹的疏密 程度也会发生改变。
空间载频移相法
参考面可以假设为绝对平面，只相对于X轴倾斜，而 相对于Y轴的倾斜角度为零。一般把空间调制干涉图 光强分布公式
f 0 x 要比被测面相位必(x，y)、直流分量力 通常情况下， 变化的频率大的多，所以 f 0 x大小不同，得到干涉条纹 的疏密程度和弯曲程度就不同，可以根据不同空间载 频处理方法，适当调节空间载频量得到满意的干涉条 纹。
空间载频移相法
12121719 杨柳
什么叫空间载频移相法
当前光干涉测试技术应用到的主要三种方法是 FFT 法、条纹法和移相法。
FFT法和条纹法只需要单幅干涉图，可以在极短的时 间内快速获得干涉图，相对的受外界震动影响就比较小， 但是处理结果的精度较低。
多电平逆变器技术及其原理综述
收稿日期：2011－06－21作者简介：蔡兴（1987-），男，江西新建人，学士，主要研究方向：电气自动化。
0引言自20世纪50年代电力电子技术诞生以来，经过几十年的飞速发展，至今已被广泛应用于电力系统、电机调速等需要电能变换的领域。
日本学者南波江章（A.Naba ）于1980年提出三电平中点钳位逆变器以来，引起人们的普遍关注。
由于在节能、可靠性和性能指标等方面的巨大优势,使得它越来越多地被人们所采用。
经过近30年的研发，很多学者相继提出了具有实际意义的多电平逆变器电路及多种多电平逆变器的调制控制方法。
当前的多电平逆变器的主要结构有：H 桥级联式（Cascaded H-bridge ）、电容箝位式（Capacitor-Clamped ）、二极管箝位式（Diode-Clamped ）、飞跨电容嵌位式（Flying-Capacitors ）。
为了更好地利用这项技术，许多研究人员提出了一些改进：在拓扑的研究方面，改进的主要方向是减少器件使用数量，并解决电容电压的不平衡等问题;在控制方面，改进的主要方向是优化输出波形和算法等[1]（p5-13）。
1多电平逆变器种类及优缺点分析1.1二极管箝位式多电平逆变器及其优缺点二极管钳位式多电平逆变器是研究最早和应用最多的一种多电平逆变器。
二极管钳位式多电平逆变器是通过串连的一系列电容将较高电压分成一系列较低的电压。
一个M 电平的二极管钳位多电平逆变器在直流侧需要M-1个电容。
例如一个三相五电平二极管钳位式逆变器的一相，在其直流侧含有4个大小相同的电容C 1,C 2，C 3和C 4。
若直流侧的总电压为1V ，那么每个电容上分得的电压为V/4，并且通过钳位二极管的作用，每个开关器件上的电压应就限制在一个电容的电压V/4上，这样逆变器合成的输出电压就可以相对地提高了。
二极管钳位多电平逆变器只需要一个公共的直流电源，这使它的整流侧设计比较简单。
虽然开关器件被钳位在V/4电压上，但是钳位二极管却要承受不同倍数的V/4反向电压。
移相多重化整流技术论述
移相多重化整流技术论述1、电力电子多重化技术是指在大功率电力电子电路中，使用若干个相同结构的电路拓扑通过移相处理后进行串联或者并联连接，构成输入侧或者输出侧等效多脉波的电路形式，有利于降低谐波、减小无功、提高电力电子装置的电压等级及装置容量。
在高频工作场合，电力电子多重化技术还能够降低单元电路的工作开关频率以提高整体电路的工作频率，最大限度地利用全控型开关器件开关频率与通流能力、耐压水平的综合效力。
包含串联多重化与并联多重化，串联多重化除了降低谐波含量、提高功率因素外要紧用于高电压场合，以提高电力电子装置的电压等级；并联多重化除了降低谐波、提高功率因素外要紧用于大电流场合，以提高电力电子装置的电流容量。
2、多电平逆变器的调制方法要紧为：①特定谐波消除法（SHEPWM）；②空间矢量法（SVPWM）；③基于载波的PWM操纵法（SHPWM）三种。
消除特定谐波法消除特定谐波PWM操纵法有如下优点：①能够降低开关频率，降低开关损耗；②在相同的开关频率下，能够生成最优的输出波形；③能够通过调制得到较高的基波电压，提高了直流电压利用率，最多可达1.15。
多电平空间矢量调制法将三相系统的电压统一考虑，并在两相系统进行操纵。
这种操纵方法称之电压空间矢量操纵，它的特点在于对三相系统的统一表述与操纵，与对幅值与相位同时操纵这两个方面。
模型简单，便于微机实时操纵，并具有转矩脉动小，噪声低，直流电压利用率高的优点，因此目前不管在开环操纵还是闭环操纵系统中均得到广泛的应用。
基于载波的PWM调制技术多电平变换器载波PWM操纵策略，是两电平载波SPWM技术在多电平中的直接推广应用。
由于多电平变频器需要多个载波，因此在调制生成多电平PWM 波时有两类基本方法：①首先将多个幅值相同的三角载波叠加，然后与同一个调制波比较，得到多电平PWM波，即载波层叠法(Carrier Disposition，CD)PWM，该方法可直接用于二极管箝位型多电平结构操纵，对其他类型的多电平结构也适用；②用多个分别移相，幅值相同的三角载波与调制波比较，生成PWM波分别操纵各组功率单元，然后再叠加，形成多电平PWM波形，称之载波移相法(Phase Shift Carrier，PSD)PWM，通常用在H桥级联型结构与电容钳位型结构。
3种常见多电平变换器阶梯波算法的比较研究
将其近似到有限维的正交系
，令
，
（15） 上， 分 解 推出：
（16）
令 谐波分量。
，则
含有基波以及低次
多载波调制法通过一个正弦波和多个成对三角载波调 制实现。上下三角载波关于时间坐标轴对称，周期为调制 波周期的 2 倍，其峰值点对应正弦波的顶点或者零点。三 角波和调制波的交点决定了逆变器的开关状态和相位角。
幅值 *h
4
h
3
θ4
2
θ3
h
h
1 θ2
h
0
θ1
-1
-2
-3
-4
0
50
100 150 200 250 300 350
角度 /°
图 1 4 个触发角的阶梯波
（k 取奇数）
（3）
式中：h 为单个阶梯的高。多角度阶梯波可以看成简单
阶梯波叠加，因此对于一般阶梯波三角级数，有
（4）
（n 次谐波幅值）
（5）
波形谐波含量是衡量阶梯波质量好坏的一个重要指标。 以谐波含量的值，即谐波所占能量与基波所占能量的比值 为指标来考查阶梯波是否最优。
即基波所占的能量比尽量大。
1.3 对于给定调制度 m 的优化角度 在实际需要中要求逆变器输出电压是可变的，这样问
题就变为在给定调制度下寻找最小，或者基波能量比最大。
由公式（2）～公式（6）可以推出
指定基波幅值或者给定调制度时，有
（7）
2021 年第 1 期
照明电器
110
光源与照明
2021 年第 1 期
3 种常见多电平变换器阶梯波算法的比较研究
章辉 南京璞骏新能源技术有限公司，江苏 南京 210000
多电平变换器拓扑结构和控制方法研究
多电平变换器拓扑结构和控制方法研究多电平变换器拓扑结构和控制方法研究摘要：多电平变换器作为一种应用于高压大功率变换场合的新型变换器，其电路拓扑结构和PWM控制方法是当前的一个研究热点。
基于电平箝位方式对多电平变换电路进行了分类，比较了“二极管或电容箝位”和“使用独立直流电源箝位”两类典型多电平电路拓扑结构的优缺点，并将现有的多电平PWM控制方法根据其优缺点进行了比较，指出了其适用范围。
关键词：多电平；脉宽调制；电平箝位；拓扑结构；控制策略1 引言近年来，应用于高压大功率领域的多电平变频器引起了电力电子行业的极大关注。
由于受电力电子器件电压容量的限制，传统的两电平变频器通常采用“高—低—高”方式经变压器降压和升压来获得高压大功率，或采用多个小容量逆变单元经多绕组变压器多重化来实现，这使得系统效率和可靠性下降。
因而，人们希望实现直接的高压逆变技术。
基于电力电子器件直接串联的高压变频器对动静态的均压电路要求较高，并且输出电压高次谐波含量高，需设置输出滤波器。
多电平逆变电路的提出为解决上述问题取得了突破性的进展。
多电平逆变器的一般结构是由几个电平台阶合成阶梯波以逼近正弦输出电压。
这种逆变器由于输出电压电平数的增加，使得输出波形的谐波含量减小，开关所承受的电压应力减小，无需均压电路，可避免大的d v/d t所导致的电机绝缘等问题。
1977年德国学者Holtz首次提出了利用开关管来辅助中点箝位的三电平逆变器主电路，1980年日本的A.Nabae等人对其进行了发展[1]，提出了二极管箝位式逆变电路。
Bhagwat和Stefanovic在1983年进一步将三电平推广到多电平的结构[2]。
多电平逆变器主要应用在高压大功率电机调速、无功补偿、有源滤波等领域。
本文在电平箝位基础上对多电平逆变电路拓扑结构进行了分类，分析了几种典型多电平电路拓扑的优缺点；对几种多电平电路的PWM控制方法进行了比较分析，讨论了各种方法适用的主电路结构。
载波移相技术在高压变频器中的应用
载波移相技术在高压变频器中的应用摘要：载波移相技术在高压变频器中具有非常突出的应用效果，基于此，文章对载波移相技术的原理和方法进行了详细分析，并对其在高压变频器中的应用展开了讨论，希望对有关部门提供一定帮助。
关键词：载波移相技术；高压变频器；应用近年来，我国对变频器的应用非常重视，低压变频器已经成为了电气工作中不可缺少的一个电气设备，并在生活中逐渐普及，但是高压变频器的推广仍然存在一些问题。
由于高压变频器的技术难度较大，成本较高，设备占地面积也比较多，所以用户很难接受。
为了实现高压变频器的推广和使用，可以在高压变频器中应用载波移相技术，采取多单元串联的方案，该方案不仅输出电压波形较好，输入电流谐波成分也比较少，对于功率器件没有其他要求，只要做好隔离和抗干扰即可。
载波移相技术是应用该方案最关键的一项技术，文章以此为基础，重点分析了载波移相技术的控制原理和方法，尤其是在高压变频器中的应用，促进了高压变频器的推广和使用。
一、载波移相技术的控制原理及方法（一）载波移相技术的控制原理分析三角载波移相是运用在级联式多电平变流器中的方案，其控制原理为：将一个正弦调制波信号与一个三角载波信号对比，所产生的SPWM波需要加在各个功率单元中，而且所用功率单元中的正弦调制波信号都相同，但是对于各个功率单位来说，其中的三角载波信号和与之相邻的功率单元三角载波信号之间存在一定角度的相移，在该相移作用下，各个功率单元所出现的SPWM脉冲会相继错开，进而导致功率单元输出SPWM波形中的等效开关频率比原来要高出很多倍，有效降低输出电压的谐波。
通常情况下，级联式多电平变流器会采用H桥逆变器串联的方案，具体如图1所示。
（二）载波移相技术的控制方法分析一般来说，三角载波移相方案是将一个正弦调制波信号和一个三角载波信号结合在一起所产生的信号加在第一个功率单位上，之后将SPWM脉冲信号按照顺序延迟三角载波周期的1/n的角度，最终再加在其他的功率单位上，促使各个功率单位中的输出脉冲电压波形互相错开，从而形成多电平SPWM电压波形。
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四步平均法公式
移相法
移相式干涉仪-ZYGO GPI XP
空间载频移相法
空间线性载频
如果将参考光路的参考面不垂直于光轴而是相对于X、 Y轴倾斜一定的角度，那么得到干涉图光强分布公式 为：
f 其中 f0x，0y 分别为X和Y方向的空间调制频率
下面以X单方向上空间载频为例具体分析
空间载频移相法
通过调节倾斜角度的大小 ，被测面和参考面的对应 点位相差就会发生改变，对应得到干涉图条纹的疏密 程度也会发生改变。
空间载频移相法
信号的相位可以通过第一个间隔区域内像素点依次 参与运算得到，间隔区域选择不同可以使用不同的相移 采样运算公式，然后把间隔区域一个向右移动像素点， 计算下一点的位相，如果一行运算完毕，就可以跳到下 一行，依此类推，可以计算出整幅干涉图的位相值。
空间载频移相法
移相法和空间载频移相法的比较
空间载频移相法
时域到空域移相转换
根据上面空间线性载频的分析，选择适当的空间载 频量实现移相从时域到空域的转换。 具体要求： 引入一定量的空间线性载频，考虑到被测面相 位对于调制参考面相位要小的多，可以近似认为 调制后位相波面就是参考面，这样就使得调制后 相位必在小的间隔区域内相位的线性改变量以及 相邻点的相位差都是常数π/2。 前提：假定认为在波面相对比较小的区域内的波面是平 的，或者认为在相对小的波面区域内相位不变。
为干涉图的直流光强分布， 为干涉图的交 流光强分布， 被测波面的相位分布函数， 、 为参考面的可变相位， 为光瞳面坐标。
移相法
对于相位的计算，通常用的是四步法 在干涉仪中，通过压电陶瓷堆推动参考反射镜平移， 使参考波面的相位δ在0一2π二内逐次变化π/2，对应 的干涉场光强分布分别为:
移相法
数学运算，得到某点相位
干涉条纹分析就是从一幅或者多幅干涉图复出波面 的原始特征，就是根干涉图的光强分布公式， 反推算出波面相位分布。
先简单向大家介绍一下移相法。
移相法
基本原理就是在干涉仪的参考臂上通过移相器规律 移动参考镜，使参考光束和测试光束的光程差发生改 变，条纹的位置就作相应的移动，使干涉场中的任意 一点的光强呈余弦变化，用CCD采集三幅或多幅不同 相位的干涉图。
震动的影响
低速采集
高速采集
震动严重时的测试结果
没有震动时的干涉图
震动严重时的干涉图
什么叫空间载频移相法
答：no problem
空间载频移相法（SCPS法）：主要的思想来源于 移相干涉术，又以空间载频为基础，是时域相移技术 在空域上的应用。 SCPS法是Shough等人在1990年开始提出的，随即 就得到了广泛的关注，在国外相关论文纷纷发表，更 加促进其迅速的发展，但在国内还没有发现相关详细 的文献报告，所以就有必要做一些探讨和研究。
谢 谢！
干涉原理
光的干涉理论实质当两束光满足频率相同、振动方 向相同以及位相差恒定光干涉条件时，两束光就会发 生干涉现象，产生明暗相间的干涉条纹。
干涉原理
被测面的反射光： 参考面的反射光： 根据电磁波的叠加原理， 可得出干涉图光强分布公式：
因而使I在空间产生周期性的变化，形成明暗相间 的干涉条纹。
干涉条纹分析
空间载频移相法
12121719 杨柳
什么叫空间载频移相法
当前光干涉测试技术应用到的主要三种方法是FFT法、 条纹法和移相法。
FFT法和条纹法只需要单幅干涉图，可以在极短的时 间内快速获得干涉图，相对的受外界震动影响就比较小， 但是处理结果的精度较低。
移相法的处理精度最高，但是由于要采样多幅干涉 图参与计算，对外界环境较长时间内稳定要求就比较高， 就容易受到外界震动的影响。
空间载频移相法
干涉图在小的间隔区间内连续四个像素点的光强值 依次对应于移相干涉术中四幅干涉图中的像素值，因 此空域上连续的四个像素点就相当于时域移相得到的 四个像素点。通过一定的采样运算公式计算波面相位， 这就实现了移相从时域到空域的转化应用。
空间载频移相法
通过一定的移相采样运算公式，应用间隔区域内连 续象素点光强值就可以计算出一定点的位相值。 如果干涉条纹的强度如下式所示，
先调制空间载频使20 / 2 求某一点（m，n）的相位可以通过下面式子得出
g (m 1, n) a(m, n) b(m, n) cos[ (m, n) 20m / 2] g (m, n) a(m, n) b(m, n) cos[ (m, n) 20 m] g (m 1, n) a(m, n) b(m, n) cos[ (m, n) 20 m / 2]
空间载频移相法
参考面可以假设为绝对平面，只相对于X轴倾斜，而 相对于Y轴的倾斜角度为零。一般把空间调制干涉图 光强分布公式
f 通常情况下，0 x 要比被测面相位必(x，y)、直流分量力 变化的频率大的多，所以 f0x 大小不同，得到干涉条纹 的疏密程度和弯曲程度就不同，可以根据不同空间载 频处理方法，适当调节空间载频量得到满意的干涉条 纹。