一種新型的級(jí)聯(lián)型多電平逆變器拓?fù)?/h1>
2013-09-01 02:15:30王鵬帥韓如成
電氣技術(shù) 2013年6期
王鵬帥 韓如成
（太原科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院，太原 030024）
多電平逆變器是一種利用輸入的多級(jí)直流電壓合成所需輸出電壓的電力電子系統(tǒng)。其概念最早在1975年被提出[1]，與傳統(tǒng)的兩電平逆變器相比，多電平逆變器的主要優(yōu)勢在于其具有較小的電壓應(yīng)力dv/dt，輸出電能諧波含量少，具有較低的電磁干擾和開關(guān)損耗，并且可實(shí)現(xiàn)更高的電壓等級(jí)的輸出。
最早提出的多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是H橋級(jí)聯(lián)的形式[1]，在此基礎(chǔ)之上發(fā)展了很多新型級(jí)聯(lián)型拓?fù)洹＿@種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有基本功率變換單元級(jí)聯(lián)而成，更易實(shí)現(xiàn)模塊化，所以其電壓和功率等級(jí)可以很容易的通過增加級(jí)聯(lián)單元來進(jìn)行擴(kuò)展。1977年德國學(xué)者Holtz提出了一種三電平逆變器，1980年，日本學(xué)者南波江章等人對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)與發(fā)展，提出了一種二極管箝位式三電平逆變器[2]。隨后的幾年，飛跨電容式多電平逆變器被提出[3]，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相較于二極管箝位逆變器來說具有獨(dú)有的優(yōu)勢，一方面他不用數(shù)目眾多的箝位二極管，另一方面，其具有更多的開關(guān)冗余，配合適當(dāng)?shù)目刂撇呗钥梢愿玫貋斫鉀Q分壓電容的電壓平衡問題。同時(shí)，一些由基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行串并聯(lián)或者電路改造后的新型拓?fù)湟脖惶崃顺鰜韀4-7]，它們被稱作混合型拓?fù)洹Ｒ恍┸涢_關(guān)技術(shù)也被用于多電平逆變器電路中來降低開關(guān)損耗和提高逆變效率[8-9]。最近，各國學(xué)者又提出了幾種新型的逆變器拓?fù)鋄10-12]。
盡管多電平逆變器有諸多的優(yōu)點(diǎn)，但它本身也存在一些問題。一個(gè)最大的缺點(diǎn)就是需要數(shù)量巨大的電力電子開關(guān)器件。雖然低電壓等級(jí)和低開關(guān)頻率的開關(guān)器件可以被用于多電平逆變器，但是每個(gè)開關(guān)器件都需要以一個(gè)與之相關(guān)的門極驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)非常的昂貴和復(fù)雜。所以在實(shí)際應(yīng)用中，減少開關(guān)數(shù)目與簡化門極驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路就顯得十分的必要。
本文介紹了一種級(jí)聯(lián)型逆變器的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)在使用更少的開關(guān)器件和門極驅(qū)動(dòng)電路的條件下實(shí)現(xiàn)更多電平的輸出。文中還提出了一種減少使用直流電源個(gè)數(shù)的方法。最后，對(duì)這種新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了基于 PWM調(diào)制方法的探討和仿真研究，驗(yàn)證了該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的正確性與優(yōu)越性。
1 傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)型多電平逆變器
傳統(tǒng)的級(jí)聯(lián)式多電平逆變器是以具有獨(dú)立直流電源的單相兩電平全橋逆變器（FBI或2H橋）為基本功率單元進(jìn)行的直接串聯(lián)疊加。圖 1（a）為 2H橋基本功率單元（b）為單相傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)式多電平逆變器的拓?fù)潆娐贰?/p>
圖1 傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)多電平逆變器
圖1中的開關(guān)器件均為IGBT等電力電子開關(guān)器件，圖1（b）為2H橋級(jí)聯(lián)式多電平逆變器的單相拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其總的輸出電壓可由下式表示：
如果令第一個(gè)直流電壓源（v1）為基準(zhǔn)電壓，且
那么，這種級(jí)聯(lián)型逆變器就稱為對(duì)稱多電平逆變器，其最大輸出電壓可表示為
式中，n為H橋的個(gè)數(shù)，而其有效地輸出電平數(shù)為
不對(duì)稱的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以在不增加H橋數(shù)目的基礎(chǔ)上，增加輸出電壓的電平數(shù)。在文獻(xiàn)[11-12]中提出了一種不對(duì)稱多電平逆變器的電壓選取方案，其最大輸出電壓和電平數(shù)可由下式表示：
對(duì)式（4）—（8）進(jìn)行比較，可以得出結(jié)論，在H橋數(shù)目相同時(shí)，不對(duì)稱的級(jí)聯(lián)型拓?fù)漭敵龅碾娖綌?shù)要大于對(duì)稱的級(jí)聯(lián)型拓?fù)?，其輸出的最大電壓等?jí)也要大于對(duì)稱的級(jí)聯(lián)型拓?fù)洹?/p>
2 新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
文獻(xiàn)[11]中提出的一種改進(jìn)的多電平單元結(jié)構(gòu)如下圖所示，該單元結(jié)構(gòu)由一個(gè)直流電源和兩個(gè)開關(guān)器件組成。
圖2 新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基本單元及其典型輸出波形
基本單元的級(jí)聯(lián)圖如圖3所示，雖然該拓?fù)潆娐沸枰獢?shù)目眾多的直流電源，但是在一些系統(tǒng)中可以利用可再生的能源（如光伏發(fā)電、燃料電池）或者使用一些能量存儲(chǔ)設(shè)備（如電容、蓄電池），避免了使用體積龐大的隔離變壓器和整流器。文獻(xiàn)[12]中提出了一種新的方法，該方法應(yīng)用于級(jí)聯(lián)型逆變器時(shí)，只需要第一個(gè)級(jí)聯(lián)單元使用直流電源，下面n-1個(gè)可以使用儲(chǔ)能電容，并且提出了一種適當(dāng)?shù)恼{(diào)制算法來保持電容電壓的平衡，起到了很好的效果。
圖3 基本單元的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)
表1 基本單元級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的輸出電壓vo及其相對(duì)應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)
以上的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只能輸出正向電壓，為了能夠?qū)崿F(xiàn)電壓反向，在圖3中的輸出電壓加了一個(gè)H橋單元，從而構(gòu)成了圖4中完整的級(jí)聯(lián)型多電平逆變器拓?fù)洹?/p>
圖4 新型級(jí)聯(lián)多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
表2 輸出電壓正負(fù)極性與H橋開關(guān)管開關(guān)狀態(tài)之間的關(guān)系
3 新型拓?fù)潆娐饭ぷ髟矸治?/h2>
下面以二單元級(jí)聯(lián)型拓?fù)潆娐窞槔齺韺?duì)新型拓?fù)潆娐愤M(jìn)行分析。
在角度0～π區(qū)間內(nèi)，H橋部分開關(guān)管t1和t2導(dǎo)通，t3和t4關(guān)斷；π～2π區(qū)間內(nèi)工作原理和 0～π區(qū)間內(nèi)相同，只是此時(shí)t3和t4導(dǎo)通，t1和t2關(guān)斷，電壓和電流方向與圖中所示方向相反。
在開關(guān)狀態(tài)①內(nèi)，開關(guān)S1,2和S2,2導(dǎo)通，此時(shí)電流經(jīng)由 VD1，VD2，VD1,1和 VD2,1續(xù)流，此時(shí)電流方向與圖中電流i的方向相反。
在開關(guān)狀態(tài)②內(nèi)，開關(guān)管S1,2和S2,1導(dǎo)通，此時(shí)電壓V2接入電路，電流經(jīng)由S2,1，VD1,2和開關(guān)管t1流經(jīng)負(fù)載，后經(jīng)由開關(guān)管t2流入電源V2的負(fù)極。此時(shí)電流和電壓方向均與圖中所示方向相同。
在開關(guān)狀態(tài)③內(nèi)，開關(guān)管S1,1和S2,1開通，此時(shí)電壓V1和V2同時(shí)接入電路，電流經(jīng)由S2,1，S1,1，t1開關(guān)管流入負(fù)載，后經(jīng)由開關(guān)管t2流入電源負(fù)極。此時(shí)輸出電壓為V1+V2。電流和電壓方向均與圖中所示方向相同。
在開關(guān)狀態(tài)④內(nèi)，開關(guān)管S1,1和S2,2導(dǎo)通，此時(shí)電壓V1接入電路，電流經(jīng)由S1,1，t1流經(jīng)負(fù)載，后經(jīng)由開關(guān)管t2和續(xù)流二極管VD2,2流入電源V1的負(fù)極。此時(shí)電流和電壓方向均與圖中所示方向相同。
開關(guān)狀態(tài)⑤，⑦，⑨和開關(guān)狀態(tài)③的工作原理相同。開關(guān)狀態(tài)⑥，⑩和開關(guān)狀態(tài)②工作原理相同，開關(guān)狀態(tài)⑧和開關(guān)狀態(tài)④工作原理相同。
在開關(guān)狀態(tài)[11]內(nèi)，開關(guān)S1,2和S2,2導(dǎo)通，此時(shí)電流經(jīng)由 VD3，VD4，VD1,1和 VD2,1續(xù)流，此時(shí)電流方向與圖5（a）中電流i的方向相同。
圖5 二基本單元的級(jí)聯(lián)電路結(jié)構(gòu)及PWM工作波形
4 新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的比較
本文提出一種新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的目的就是減少級(jí)聯(lián)型多電平逆變器中使用的電力電子器件，從而簡化控制電路與保護(hù)電路，減少系統(tǒng)的體積。下面從以下幾個(gè)方面來對(duì)新型拓?fù)渑c傳統(tǒng)拓?fù)溥M(jìn)行比較：
4.1 輸出電平數(shù)相同時(shí)使用的器件數(shù)目
表3 輸出電平數(shù)相同時(shí)使用的器件數(shù)目對(duì)比
其中n（n≥5）為輸出的電平數(shù)，并且拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)均采用對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。從圖5中我們可以看出在n=5時(shí)，新型拓?fù)渑c傳統(tǒng)型拓?fù)湓谑褂玫钠骷?shù)目上沒有差別，但是隨著電平數(shù)目的增加，新型拓?fù)潆娐返膬?yōu)勢就顯現(xiàn)了出來。
4.2 開關(guān)器件的開關(guān)損耗
從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路：圖1和圖4可以看出，傳統(tǒng)性拓?fù)潆娐分懈鱾€(gè)開關(guān)器件的開關(guān)頻率一樣，而在新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，其級(jí)聯(lián)部分的開關(guān)器件的開關(guān)頻率比其2H橋部分的開關(guān)頻率要高得多。2H橋部分的開關(guān)器件在一個(gè)周期內(nèi)，只需開關(guān)一次來對(duì)輸出電壓進(jìn)行換向，其開關(guān)頻率就可以選取較低開關(guān)頻率的開關(guān)器件，從而可以降低開關(guān)損耗及系統(tǒng)造價(jià)。功率損耗仿真模型如圖6所示，圖7是功率仿真結(jié)果，波形與坐標(biāo)軸所圍的面積就是開關(guān)管的功率損耗。根據(jù)仿真部分的仿真結(jié)果，可以得到不同部分IGBT的功率損耗曲線。
圖6 開關(guān)數(shù)目與電平數(shù)目的關(guān)系曲線
圖7 功率損耗仿真模型
圖8 功率損耗仿真
5 仿真研究
多電平逆變器有很多調(diào)制策略，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，調(diào)制策略的選取也不一樣?？紤]到載波移相 PWM運(yùn)用于級(jí)聯(lián)型多電平逆變器的優(yōu)勢，本文選取載波移相 PWM調(diào)制策略來對(duì)提出的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析與驗(yàn)證。在仿真軟件包 Matlab/Simulink平臺(tái)上搭建了新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的七電平模型并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真。仿真模型采用三個(gè)基本單元級(jí)聯(lián)的形式。SPWM調(diào)制方法采用單極性調(diào)制，仿真具體參數(shù)：Vdc=100V，R=10Ω，L=0.01H，載波比：fc/fr，fr=50Hz，調(diào)制度m=0.9。設(shè)置仿真時(shí)間為 0.04s，仿真結(jié)果如圖9、圖10所示。
圖9 仿真實(shí)驗(yàn)主電路與結(jié)果
圖10 輸出電壓vo的頻譜圖
仿真分析：從仿真結(jié)果可以看出，對(duì)于新型級(jí)聯(lián)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用載波移相的 PWM控制，輸出電壓電能質(zhì)量較高，電壓諧波總畸變率僅為THD=0.94%。
6 結(jié)論
本文介紹了一種新型的級(jí)聯(lián)型多電平逆變器拓?fù)?。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)型多電平逆變器相比，在輸出電平數(shù)相同的條件下，需要的電力電子開關(guān)數(shù)目少于傳統(tǒng)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，簡化了逆變器的主電路、保護(hù)電路與控制電路，降低了開關(guān)損耗，減少了系統(tǒng)的造價(jià)與占地面積。文章最后對(duì)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的PWM調(diào)制策略進(jìn)行了研究，建立了仿真模型，仿真結(jié)果證實(shí)了電路結(jié)構(gòu)與調(diào)制策略的正確性與優(yōu)越性。
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圖1 傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)多電平逆變器
圖1中的開關(guān)器件均為IGBT等電力電子開關(guān)器件，圖1（b）為2H橋級(jí)聯(lián)式多電平逆變器的單相拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其總的輸出電壓可由下式表示：
如果令第一個(gè)直流電壓源（v1）為基準(zhǔn)電壓，且
那么，這種級(jí)聯(lián)型逆變器就稱為對(duì)稱多電平逆變器，其最大輸出電壓可表示為
式中，n為H橋的個(gè)數(shù)，而其有效地輸出電平數(shù)為
不對(duì)稱的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以在不增加H橋數(shù)目的基礎(chǔ)上，增加輸出電壓的電平數(shù)。在文獻(xiàn)[11-12]中提出了一種不對(duì)稱多電平逆變器的電壓選取方案，其最大輸出電壓和電平數(shù)可由下式表示：
對(duì)式（4）—（8）進(jìn)行比較，可以得出結(jié)論，在H橋數(shù)目相同時(shí)，不對(duì)稱的級(jí)聯(lián)型拓?fù)漭敵龅碾娖綌?shù)要大于對(duì)稱的級(jí)聯(lián)型拓?fù)?，其輸出的最大電壓等?jí)也要大于對(duì)稱的級(jí)聯(lián)型拓?fù)洹?/p>
2 新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
文獻(xiàn)[11]中提出的一種改進(jìn)的多電平單元結(jié)構(gòu)如下圖所示，該單元結(jié)構(gòu)由一個(gè)直流電源和兩個(gè)開關(guān)器件組成。
圖2 新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基本單元及其典型輸出波形
基本單元的級(jí)聯(lián)圖如圖3所示，雖然該拓?fù)潆娐沸枰獢?shù)目眾多的直流電源，但是在一些系統(tǒng)中可以利用可再生的能源（如光伏發(fā)電、燃料電池）或者使用一些能量存儲(chǔ)設(shè)備（如電容、蓄電池），避免了使用體積龐大的隔離變壓器和整流器。文獻(xiàn)[12]中提出了一種新的方法，該方法應(yīng)用于級(jí)聯(lián)型逆變器時(shí)，只需要第一個(gè)級(jí)聯(lián)單元使用直流電源，下面n-1個(gè)可以使用儲(chǔ)能電容，并且提出了一種適當(dāng)?shù)恼{(diào)制算法來保持電容電壓的平衡，起到了很好的效果。
圖3 基本單元的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)
表1 基本單元級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的輸出電壓vo及其相對(duì)應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)
以上的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只能輸出正向電壓，為了能夠?qū)崿F(xiàn)電壓反向，在圖3中的輸出電壓加了一個(gè)H橋單元，從而構(gòu)成了圖4中完整的級(jí)聯(lián)型多電平逆變器拓?fù)洹?/p>
圖4 新型級(jí)聯(lián)多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
表2 輸出電壓正負(fù)極性與H橋開關(guān)管開關(guān)狀態(tài)之間的關(guān)系
3 新型拓?fù)潆娐饭ぷ髟矸治?/h2>
下面以二單元級(jí)聯(lián)型拓?fù)潆娐窞槔齺韺?duì)新型拓?fù)潆娐愤M(jìn)行分析。
在角度0～π區(qū)間內(nèi)，H橋部分開關(guān)管t1和t2導(dǎo)通，t3和t4關(guān)斷；π～2π區(qū)間內(nèi)工作原理和 0～π區(qū)間內(nèi)相同，只是此時(shí)t3和t4導(dǎo)通，t1和t2關(guān)斷，電壓和電流方向與圖中所示方向相反。
在開關(guān)狀態(tài)①內(nèi)，開關(guān)S1,2和S2,2導(dǎo)通，此時(shí)電流經(jīng)由 VD1，VD2，VD1,1和 VD2,1續(xù)流，此時(shí)電流方向與圖中電流i的方向相反。
在開關(guān)狀態(tài)②內(nèi)，開關(guān)管S1,2和S2,1導(dǎo)通，此時(shí)電壓V2接入電路，電流經(jīng)由S2,1，VD1,2和開關(guān)管t1流經(jīng)負(fù)載，后經(jīng)由開關(guān)管t2流入電源V2的負(fù)極。此時(shí)電流和電壓方向均與圖中所示方向相同。
在開關(guān)狀態(tài)③內(nèi)，開關(guān)管S1,1和S2,1開通，此時(shí)電壓V1和V2同時(shí)接入電路，電流經(jīng)由S2,1，S1,1，t1開關(guān)管流入負(fù)載，后經(jīng)由開關(guān)管t2流入電源負(fù)極。此時(shí)輸出電壓為V1+V2。電流和電壓方向均與圖中所示方向相同。
在開關(guān)狀態(tài)④內(nèi)，開關(guān)管S1,1和S2,2導(dǎo)通，此時(shí)電壓V1接入電路，電流經(jīng)由S1,1，t1流經(jīng)負(fù)載，后經(jīng)由開關(guān)管t2和續(xù)流二極管VD2,2流入電源V1的負(fù)極。此時(shí)電流和電壓方向均與圖中所示方向相同。
開關(guān)狀態(tài)⑤，⑦，⑨和開關(guān)狀態(tài)③的工作原理相同。開關(guān)狀態(tài)⑥，⑩和開關(guān)狀態(tài)②工作原理相同，開關(guān)狀態(tài)⑧和開關(guān)狀態(tài)④工作原理相同。
在開關(guān)狀態(tài)[11]內(nèi)，開關(guān)S1,2和S2,2導(dǎo)通，此時(shí)電流經(jīng)由 VD3，VD4，VD1,1和 VD2,1續(xù)流，此時(shí)電流方向與圖5（a）中電流i的方向相同。
圖5 二基本單元的級(jí)聯(lián)電路結(jié)構(gòu)及PWM工作波形
4 新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的比較
本文提出一種新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的目的就是減少級(jí)聯(lián)型多電平逆變器中使用的電力電子器件，從而簡化控制電路與保護(hù)電路，減少系統(tǒng)的體積。下面從以下幾個(gè)方面來對(duì)新型拓?fù)渑c傳統(tǒng)拓?fù)溥M(jìn)行比較：
4.1 輸出電平數(shù)相同時(shí)使用的器件數(shù)目
表3 輸出電平數(shù)相同時(shí)使用的器件數(shù)目對(duì)比
其中n（n≥5）為輸出的電平數(shù)，并且拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)均采用對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。從圖5中我們可以看出在n=5時(shí)，新型拓?fù)渑c傳統(tǒng)型拓?fù)湓谑褂玫钠骷?shù)目上沒有差別，但是隨著電平數(shù)目的增加，新型拓?fù)潆娐返膬?yōu)勢就顯現(xiàn)了出來。
4.2 開關(guān)器件的開關(guān)損耗
從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路：圖1和圖4可以看出，傳統(tǒng)性拓?fù)潆娐分懈鱾€(gè)開關(guān)器件的開關(guān)頻率一樣，而在新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，其級(jí)聯(lián)部分的開關(guān)器件的開關(guān)頻率比其2H橋部分的開關(guān)頻率要高得多。2H橋部分的開關(guān)器件在一個(gè)周期內(nèi)，只需開關(guān)一次來對(duì)輸出電壓進(jìn)行換向，其開關(guān)頻率就可以選取較低開關(guān)頻率的開關(guān)器件，從而可以降低開關(guān)損耗及系統(tǒng)造價(jià)。功率損耗仿真模型如圖6所示，圖7是功率仿真結(jié)果，波形與坐標(biāo)軸所圍的面積就是開關(guān)管的功率損耗。根據(jù)仿真部分的仿真結(jié)果，可以得到不同部分IGBT的功率損耗曲線。
圖6 開關(guān)數(shù)目與電平數(shù)目的關(guān)系曲線
圖7 功率損耗仿真模型
圖8 功率損耗仿真
5 仿真研究
多電平逆變器有很多調(diào)制策略，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，調(diào)制策略的選取也不一樣?？紤]到載波移相 PWM運(yùn)用于級(jí)聯(lián)型多電平逆變器的優(yōu)勢，本文選取載波移相 PWM調(diào)制策略來對(duì)提出的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析與驗(yàn)證。在仿真軟件包 Matlab/Simulink平臺(tái)上搭建了新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的七電平模型并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真。仿真模型采用三個(gè)基本單元級(jí)聯(lián)的形式。SPWM調(diào)制方法采用單極性調(diào)制，仿真具體參數(shù)：Vdc=100V，R=10Ω，L=0.01H，載波比：fc/fr，fr=50Hz，調(diào)制度m=0.9。設(shè)置仿真時(shí)間為 0.04s，仿真結(jié)果如圖9、圖10所示。
圖9 仿真實(shí)驗(yàn)主電路與結(jié)果
圖10 輸出電壓vo的頻譜圖
仿真分析：從仿真結(jié)果可以看出，對(duì)于新型級(jí)聯(lián)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用載波移相的 PWM控制，輸出電壓電能質(zhì)量較高，電壓諧波總畸變率僅為THD=0.94%。
6 結(jié)論
本文介紹了一種新型的級(jí)聯(lián)型多電平逆變器拓?fù)?。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)型多電平逆變器相比，在輸出電平數(shù)相同的條件下，需要的電力電子開關(guān)數(shù)目少于傳統(tǒng)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，簡化了逆變器的主電路、保護(hù)電路與控制電路，降低了開關(guān)損耗，減少了系統(tǒng)的造價(jià)與占地面積。文章最后對(duì)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的PWM調(diào)制策略進(jìn)行了研究，建立了仿真模型，仿真結(jié)果證實(shí)了電路結(jié)構(gòu)與調(diào)制策略的正確性與優(yōu)越性。
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