的设计。不同的调制策略会输出不同的电压波形，因此其谐波性质也会有所不同。多载波调
制策略是用于多电平产生的最基本方法，也是在两电平基础上产生的

PWM 方法的扩展，

但与两电平相比又拥有多方面的优势。
2.1 同相层叠法
    作为基本的载波 PWM 调制方法同相层叠法，PD-PWM 调制方法是将正弦波和相同相位
的载波相比较产生

PWM 波形的方法(即所有载波以相同的相位上下排列叠加)。

    定义 fc=12 kHz、fr=50 Hz，调制度 ma=0.9，输入直流电压 E=200 V，并以 2H 桥级联电路
为主电路，基于

Matlab7.9.0/Simulink 对 PD 法进行仿真和 FFT 分析。输出谐波主要分布在开

关 频 率 及 其 边 频 带 附 近 ， 基 波 电 压 幅 值 为

359.6  V ， 逆 变 器 侧 输 出 五 电 平 电 压

THD=33.56%。
2.2 交替反相层叠法
    交替反相层叠法(APOD-PWM)也需要 4 个载波信号，进而比较产生五电平的输出电压，
与同相层叠法的区别是其要求所有相邻载波的相位都相反。
    采用与 PD-PWM 相同的参数设置进行仿真可知，APOD 法的谐波集中在开关频率及其边
频带附近，输出基波电压幅值为

320.2 V，THD 值达到了 37.33%。

2.3 正负反相层叠法
    正负反相层叠法(POD-PWM)是使零轴以上的载波相位和零轴以下的载波相位相差 180°，
但保持零轴以上和以下部分的载波相位分别相等。同样地，这种方法使用了

4 个三角载波与

1 个参考正弦波比较，进而产生开关驱动信号。
    参照前面两种方法的参数设置可知，这种调制方法的输出主要谐波仍集中在开关频率及
其边频带附近，基波幅值为

320.2 V，THD=37.17%。

3 新的多载波调制方法
    总结传统多载波调制方法的基础上，本文使用了一种新型五电平输出调制方法。这种方法
与以上几种调制方式的区别在于它仅需要两个载波，同时需要两个参考波。图

2 所示，r2 与

r1 为参考波；c1 与 c2 为三角载波，通过参考波和载波分别进行比较产生控制信号波形。

    图 3 为 2H 桥级联电路单周期内各开关管的工作状态图；图 4 为两个 H 桥的输出电平波形，
V1 代表 2H 桥级联电路的上 H 桥输出电压，V2 代表下 H 桥输出电压。V1 和 V2 在周期初始
阶段输出

E 电平时是不能叠加的，因为在 0~T/12 内，要求级联电路能输出最高电平为 100 

V；而在 T/12~5T/12 内，V1 和 V2 不会同时出现 0 电平时刻，因此 H 桥电路输出电压为
E、2E 两种状态；在 5T/12~T/2 内，原理与 0~T/12 内相同；在后半周期内的原理与前半周期
相似。

4 仿真与实物验证
    按照与前面几种传统的多载波方法相同的参数设置得到的输出电压频谱分析见图 5，分
析可知逆变器侧输出电压基波幅值为

359.6 V，主要谐波并未分布在开关频率及其边频带附

近，通过仿真可验证主要谐波集中在两倍的开关频率及其边频带附近，输出电压的频谱就
得到了改善，因此所需的滤波器的体积也变小了，并且较前面几种调制方法相比

THD 值最

小，为

33.30%。

 
 

    在仿真实验的基础上，通过实物平台的搭建对上述实验仿真进行验证，设置直流侧输入