什么是多电平移相式SPWM技术

随着变频调速技术的发展，作为大容量传动的高压变频调速技术得到了广泛应用。产品电压等级包括3、6、10kV以及油田专用潜油电泵使用的1.6～2.4kV产品，基本可拖动风机、水泵、压缩机等各类负载。高压电动机利用高压变频器可以实现无级调速，既可满足生产工艺过程对电动机调速控制的要求，又可节约能源，降低生产成本。
目前，国内外高压变频器种类很多，但还没有形成像低压变频器那样近乎统一的拓扑结构。日本长冈科技大学的A Nabae等人于1980年首次提出三电平逆变器，为高压大容量电压型逆变器的研制开辟了一条新思路。一般结构是由几个电平台阶合成阶梯波以逼近正弦波输出电压。这种变换器由于输出电压电平数的增加，使得输出波形具有更好的谐波频谱，每个开关器件所承受的电压应力较小，无需均压电路，开关损耗小，dU/dT较小，对电机绝缘十分有利。
单元串联多电平PWM电压源型变频器正是基于这一思想，采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。该变频器对电网谐波污染小，谐波输入电流很低，输入功率因数高，不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置。

1 变频器的结构及工作原理

单元串联多电平变频器采用若干个低压功率单元串联方式实现高压输出。以6kV输出电压等级变频器为例，电网电压经过二次侧多重化的隔离变压器降压后向功率单元供电，功率单元为三相输入、单相输出的交-直-交PWM电源型逆变器结构。将相邻功率单元的输出端串接起来，形成Y联结构，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。各功率单元分别由输入变压器的一组二次绕组供电，功率单元之间及变压器二次绕组间相互绝缘。
6kV变频器的输入变压器实行多重化设计，以达到降低输入谐波电流的目的。变压器副边有15个二次绕组，采用延边三角形联结，分为5个不同的相位组，互差12°电角度。每相由5个功率单元串联而成时，形成30脉波的二极管整流电路结构。所以理论上29次以下的谐波都可以消除，输入电流波形接近正弦波，总的谐波电流失真率可低于1%。在变压器二次绕组分配时，组成同一相位组的每三个二次绕组，分别给属于电动机三相的功率单元供电。这样，即使在电动机电流出现不平衡的情况下，也能保证每个相位组的电流基本相同，达到理想的谐波抵消效果。
每相由5个额