级联H桥。 采用载波层叠,级联度为2,输出电平数为5。
这个五电平的级联H桥拓扑有点意思啊!咱们今天不整那些虚的,直接拆解它的调制过程。两个H桥单元串联,载波层叠搞起来,输出波形直接上五个台阶。先上个灵魂手绘——想象两个三角载波像叠罗汉一样上下摞着,中间夹着正弦调制波来回摩擦...
核心代码其实就三行:
carrier1 = np.abs((t * freq_carrier * 2) % 2 - 1) * 2 - 1 # 生成第一个三角载波 carrier2 = carrier1 - 2 # 第二个载波下移两格 pwm_output = np.where(modulating_wave > carrier1, 1, np.where(modulating_wave < carrier2, -1, 0)) # 三级判断这里用NumPy玩了个花活,两层where嵌套把三个电平安排得明明白白。第一个H桥负责±1电平,第二个桥再往下叠加,相当于电压矢量在玩俄罗斯方块。注意看载波的相位关系——严格对齐才能避免电平错乱,实测中但凡有0.1%的相位差,波形立马出现鬼影。
仿真结果出来的时候发现个坑:当调制比超过0.8时,中间那个零电平会突然消失。后来发现是载波幅度重叠区域计算有误,紧急补了个限制条件:
modulating_wave = np.clip(modulating_wave, -0.8, 0.8) # 给调制波上个保险这招直接把THD压到了3%以下。不过代价是牺牲了部分电压利用率,电力电子嘛,永远在折中中前进。最后实测波形像楼梯台阶一样整整齐齐,强迫症看了直呼舒服。