中压变频电源的基本的级联型多电平变换电路

    多电平拓扑结构有一个特点，即电路的每个基本单元都需要用一个独立的直流电源来实现钳位功能，虽然使用单独的直流电源可以使电路的各个单元彼此隔离，从而解决单元级联时的动态均压和电压钳位问题，但是随着输出波形电平数的增加，所需要的直流电源数也将增加，因此这既是级联型拓扑结构的一个优点，也是它的一个缺点。

    图2-12为串联H桥多电平主电路变换器的示意图。每相串联的单元数为m，则输出相电压波形所含电平数为(2m+1)。设每个H桥开关函数为Hk（k=1，2…m），开关状态是S1、S2、S3、S4，那么输出电压Uok和它们之间的关系可用表2-1来表示。

    图2-12    级联型多电平变换电路

    表2-1    H桥开关函数、开关状态和输出电压之间的关系

   S1、S4为“1”表示功率开关S1、S4开通，输出电压Uok=+Udc；

   S1、S4为“0”表示功率开关S1、S4关断，输出电压Uok=-Udc；

   S1、S4的开关状态不一致时，输出电压Uok =0。

    从表2-1可以得到单个H桥输出电压Uok，输入电流Iink（流过直流母线上的电流）用下式表示

   Uok = Hk×Udc

   Iink=Hk×Io

   Io= Ipk×sin(ωt+Φ)    (2-1)

式中  Φ——功率因数角；

   Io——输出电流；

   Ipk——输出电流峰值；

    k——第k号H桥单元。

    这种结构相对于传统中点钳位逆变电路具有下列优点：

   (1)直流侧采用相互分离的直流电源，不存在电压均衡问题。

   (2)结构简单清晰，控制方法相对简单，可分别对每级进行PWM控制。

   (3)无需钳位二极管或钳位电容，易于封装、模块化，单元模块化为实际安装、使用、故障维护提供了很大便利，当H桥出现故障，可将其旁路，余下的单元可以继续工作。

   (4)不存在中间直流电压中性点偏移问题。

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