内容发布更新时间 : 2024/5/21 17:18:34星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

多电平功率变换器控制策略综述

摘要：由于多电平逆变器在节能和可靠性方面的巨大优势，受到了越来越多的关注，并且有很多已被采用于工业中，但是随着电平数的增加，控制的复杂性也随之增加。文章对多电平逆变器的各种拓扑进行了分析，对其调制技术和控制策略进行了系统的介绍，指出了各自的优缺点，对多电平逆变器的研究具有很重要的指导意义。

关键词： 多电平逆变器，调制技术，控制策略

abstract: as the multilevel inverter in energy saving and the great advantage of reliability by more and more attention, and have a lot of has been adopted in the industry, but as the number of level increases, the complexity of the control also will increase. the article to the multilevel inverter of all kinds of topology is analyzed, the modulation technology and control strategies of the introduction of the system, and points out the advantages and disadvantages of each, the multilevel inverter research has very important significance.

key words: the multilevel inverter, modulation technology, control strategy

中图分类号：tu74文献标识码：a 文章编号：

引言

电力电子技术的飞速发展给科技和工业带来了巨大变革，在电力系统、电机调速等需要电能变换的领域随处可见电力电子设备，它们与人们的生活息息相关。自从三电平中点钳位逆变器被发明以来，多电平逆变器就收到了人们的普遍关注，经过多年的发展，很多具有实际意义的多电平逆变器电路及其调制控制方法相继问世。h桥级联式、电容箝位式、二极管箝位式、飞跨电容嵌位式等结构是当前多电平逆变器的主要结构。 1 基本的多电平逆变器拓扑 1.1二极管箝位式逆变器

最先出现的多电平逆变器就是二极管钳位式多电平逆变器，同时，也是目前为止研究最多的一种拓扑结构，它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来实现多电平输出的。（图1）示出了一个二极管箝位的三电平逆变器。在该拓扑中，左侧有两个分压电容，其大小相等，两个电容中点成为中性点，它将直流电压分成3个电平，在这个电路中，直流母线电压通过2个串联的大电容器c1和c2被分成3个电平，输出的电压有3种状态：vdc/2、0和－vdc/2[1]。

图1二极管箝位三电平逆变器拓扑图图2 飞跨电容式三电平逆变器拓扑

1.2飞跨电容式逆变器

将二极管箝位的三电平逆变器中的二极管用飞跨电容代替，对电路进行钳位，（图2）给出了一个单相电容钳位型三电平逆变器。为能够产生3电平的阶梯型输出电压，在直流侧需要2个电容，该电容将器件电压箝位于一个电容器上的电压水平，同理，输出的电压有3种状态：vdc/2、0和－vdc/2。 1.3h桥级联式逆变器

h桥是在普通全桥的基础上得到启发，采用两个或多个独立的直流电压源输出多个电平的方式，这种方式有效地避免了之前提出的多电平逆变器重点电容电压不能平衡的问题。这种结构和方法比较容易实现向更多电平数的扩展，产生更高电压的输出。例如级联式三电平逆变器拓扑电路，由两个两电平h桥级联而成，（如图3）所示[2]。

图3 h桥级联型三电平逆变器拓扑图4 新型三电平逆变器拓扑 1.4新型多电平逆变器

常见的多电平逆变器一般是应用于高压大容量的场合，如高压大电机变频调速、大功率电机传动、大功率无功补偿等，它们复杂的电路结构和调制方法限制了其在中低功率场合的应用。在中低功率场合通常是采用提高两电平逆变器开关频率的方法使电力电子装置小型化、轻量化以及优化输出波形，但是这样会带来诸如额外的开关损耗、电磁干扰加剧等问题。基于此，近年来出现了一种新拓扑，它在桥式结构的基础上加入一个或多个双向辅助开关，构成三