典型多电平逆变器拓扑结构.docx

《典型多电平逆变器拓扑结构.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《典型多电平逆变器拓扑结构.docx（3页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、典型多电平逆变器拓扑结构从当前资料上能够得到的典型多电平逆变器，根据其结构形式可分为钳位式多电平逆变器和具有独立直流电源的级联式多电平逆变器两种，近年来还有采用级联叠加变压器的多电平逆变器等新型的多电平逆变器拓扑结构见诸文献资料,鉴于本项目采用的多电平逆变器结构，以下仅对典型多电平逆变器分类介绍。一、钳位式多电平逆变器钳位式多电平逆变器是由基本逆变单元通过串、并联组合而成的单一直流电源、半桥式结构形式的多电平逆变器，主要包括二极管钳位式多电平逆变器(diode-clamped multi-level inverter) 电容钳位式多电平逆变器(flying-capacitor multi-le

2、vel inverter) 混合钳位式多电平逆变器以及通用钳位式多电平逆变器。二极管钳位式多电平逆变器是由德国学者于1977年首先提出，主要包括二极管串联钳位和二极管自钳位式多电平逆变器，采用多个二极管对相应的开关管进行钳位，同时利用不同的开关状态组合得到不同的输出电平数。串联钳位结构解决了功率开关管串联均压问题，提高了输出电压的电平数,使输出电压和电流的总谐波含量大大降低，但是由于二极管的电压应力不均匀,需要不同的反向耐压，且在开关状态改变时，电流回路发生改变，钳位二极管电压突变，由于二极管杂散性，可能导致某个二极管承受的反向电压过高。二极管自钳位式多电平逆变器解决了钳位二极管受压不均的问题

3、，不但可以将功率开关管钳位在单个直流分压电容上，二极管也被钳位在单个直流分压电容电压上，避免了二极管直接串联存在的安全隐患。二极管钳位式多电平逆变器所需的钳位二极管数量随着电平数的提高大大增加，导致成本提高、系统可靠性降低，所以采用该结构时直流侧分压电容一般少于四个。图1.5二极管钳位式逆变器，左为串联钳位、右为自钳位电容钳位式多电平逆变器是由法国学者于1992年首先提出，用多个飞跨电容取代二极管对功率开关进行钳位，利用不同的开关组合得到不同电平的输出电压,解决了二极管钳位式多电平逆变器中功率开关阻断电压不均衡和钳位二极管反向电压难以快速回复的问题。该结构电平数容易扩展，控制比较灵活；但需要大

4、量的钳位电容，且必须通过选择合理的开关组合来控制钳位电容的电压平衡，以保证逆变器的运行安全，因此控制较为复杂。图1.6电容钳位式逆变器混合钳位式多电平逆变器是指采用钳位二极管和钳位电容共同组合而成的多电平逆变器，互补了二极管钳位逆变器和电容钳位逆变器的一些优缺点，这种电路以更多的钳位电容和钳位二极管数量（限制电平数的扩展）为代价的，解决二极管钳位式多电平逆变器内侧开关管的耐压问题以及直流侧电容电压的平衡问题，提高逆变器的运行特性。钳位型多电平逆变器直流侧用多个容值相等的电容器串联分压，等效于多个直流电源，实现了用低压开关器件实现多电平、高电压、大功率的电压输出。与传统的两电平逆变器相比，改善了输出电压的谐波特性，提高了装置的容量，但是钳位式多电平结构需要大量的钳位二极管或钳位电容，这大大提高了装置的体积和成本，而且结构设计和安装也造成相当的困难，因此在实际应用中一般限于七电平以下的逆变器。由于在进行有功功率传送的时候，直流侧各电容的充放电时间各不相同，可能造成电容电压不平衡，需要设计合理的开关组合，从而造成系统动态控制难度的增加。图1.7二极管电容混合钳位逆变器