王宇 趙杰

摘要：多電平逆變電路已經(jīng)成為電力領域中不可或缺的一種逆變電路，其廣泛應用于直流輸電、新能源發(fā)電、儲能以及UPS電源等多個相關場合。除了可以獲得較低的諧波畸變率，減少開關器件的開關損耗，多電平逆變電路利用較少的開關數(shù)量，產(chǎn)生多個電壓等級的高壓電壓以滿足不同電壓等級的負載需求。根據(jù)多電平逆變電路的拓撲結構，可以將其主要分為中點箝位型和級聯(lián)H橋型這兩種主要類型.

關鍵詞：多電平;中點箝位;級聯(lián);H橋

中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）09-0050-03

Abstract： The multilevel inverter circuit has become an significant part in the power field， it has been widely used in DC transmission， new energy power generation， energy storage and UPS and other related occasions.In addition to obtaining a lower harmonic distortion rate and reducing the switching loss of the switching device， the multilevel inverter circuit uses fewer switches to generate high-voltage voltages of multiple voltage levels to meet the load requirements of different voltage levels. According to the topology of multi-level inverter circuit， it can be divided into two main types： neural-point-clamped type and cascade H-bridge type.

Key words： multilevel; neural-point-clamped;cascade;H-bridge

本文針對中點箝位型和級聯(lián)H橋型兩種多電平逆變電路[1]的主要類型，以中國專利摘要數(shù)據(jù)庫（CNABS）和德文特世界專利索引數(shù)據(jù)庫（DWPI）為數(shù)據(jù)源，采用以分類號為主，以關鍵詞為輔助的檢索方式，分別對中點箝位型多電平逆變電路和級聯(lián)H橋型多電平逆變電路進行專利檢索，并基于檢索結果，從專利申請趨勢、申請人國別分布以及主要申請人等角度展開分析。

1 中點箝位型多電平逆變電路[2]

中點箝位型多電平逆變電路在世界范圍內(nèi)的專利申請趨勢如圖1所示，可以看出，中點箝位型多電平逆變電路的研究數(shù)量從2011年開始迅速增長，在2012至2016年年申請量均在60件以上，2016年開始大幅下降。說明在2012—2015年，中點箝位型多電平逆變電路是本領域的研究熱點，2016年開始熱度下降。

中點箝位型多電平逆變電路技術全球主要國家專利申請數(shù)量變化趨勢圖如圖2所示，可以看出，我國的中點箝位型多電平逆變電路的專利申請占比情況在2012年達到了最大值，且在2012—2015年的占比情況相比其他國家來說都比較多，說明在2012—2015年，我國對中點箝位型多電平逆變電路的研究相比其他國家來說要更為重視，中點箝位型多電平逆變電路的大多數(shù)相關技術也主要掌握在國內(nèi)申請人手中。

圖3為中點箝位型多電平逆變電路全球主要專利申請人排名。從圖中可以看出，排名前10中的申請人中國內(nèi)申請人占比處于絕對優(yōu)勢地位，國內(nèi)申請人以企業(yè)（陽光電源股份有限公司）和高校（山東大學、上海交通大學等）為主，而國外申請人以企業(yè)（東芝、通用電氣等）為主。

級聯(lián)H橋多電平逆變電路[3]

級聯(lián)H橋多電平逆變電路由若干個子模塊單元級聯(lián)而成，適用于中高壓大功率場合，最早由日本長岡科技大學Nabae等人于1980年提出，而后在1993年由學者Bhagwat和Stefanovic將三電平結構推廣到四電平、五電平等多電平結構。圖4為級聯(lián)H橋多電平逆變電路全球?qū)＠暾堏厔荩梢钥闯鲈?000年前后相關專利申請量很少，從2009年申請量迅速增加，并且逐年升高，受專利公開滯后性等因素的影響，2017年申請量有所下降，可以預見的是，級聯(lián)H橋多電平逆變電路的研究熱度在未來幾年會不斷提升。

如圖5專利申請人排名，可以看出對于級聯(lián)H橋多電平逆變電路領域，國內(nèi)申請人數(shù)量占絕對優(yōu)勢地位，還可以看出，該領域?qū)＠暾埣性趪译娋W(wǎng)、南方電網(wǎng)和高校及科研機構手中，國內(nèi)申請人形成了一定范圍的專利布局和壟斷。

3 總結

根據(jù)上述分析，中點箝位型多電平逆變電路發(fā)展已處于衰退期，年專利申請量已呈下降趨勢，國內(nèi)申請人應降低對于中點箝位型多電平逆變電路的研究熱度和關注度;級聯(lián)H橋型多電平逆變電路近幾年呈上升趨勢，表明該領域是多電平逆變電路的研究熱點。產(chǎn)品未動，專利先行，國內(nèi)企業(yè)和高校應在現(xiàn)有的技術基礎上，適當加大級聯(lián)H橋型多電平逆變電路的研究力度，完善專利布局形成專利壁壘，搶占市場先機。

參考文獻：

[1] Asmaa EL-Hosainy，et.al. A Review of Multilevel Inverter Topologies， Control Techniques， and Applications[J].2017 Nineteenth International Middle East Power Systems Conference（MEPCON），2017.

[2] 司夏河.多電平有源中點箝位型變換器控制策略研究[D].北京：北京交通大學，2016.

[3] 那顯龍.級聯(lián)H橋型逆變器PD功率均衡控制方法的研究[D].南京：南京航空航天大學，2018.