第4章 4逆变电路多重化

Inverter主讲：伍文俊

第四章逆变电路（DC-AC）2§4.5多重逆变电路和多电平逆变电路

(CascadedInverterandMultilevelInverter)目的:改善输出波形,使其更接近于正弦波；一、CascadedInverter

1.Single-phase

CascadedInverter

思路：把两个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来，使它们所含的某些主要谐波分量相互抵消，就可以得到较为接近正弦波的波形。3

◆两个单相全桥逆变电路组成，输出通过变压器T1和T2串联起来。

◆输出波形

☞u1和u2是180°矩形波。☞u1和u2相位错开=60°,变压器串联合成后，3次谐波互相抵消，总输出电压中不含3次谐波。

☞uo波形是120°矩形波，含6k±1次谐波，3k次谐波都被抵消。4n=1,3,5...n=1,3,5...52.Three-phaseCascadedInverter1)电路结构分析

☞由两个三相桥式逆变电路构成，输出通过变压器串联合成。

☞两个逆变电路均为180°导通方式。

☞工作时，逆变桥II的相位比逆变桥I滞后30°。67式中，n=6k±1，k为自然数。☞uU1的基波分量有效值为：

n次谐波有效值为：2)基本的数量关系☞uU1傅里叶级数：☞输出相电压uUN的基波电压有效值为：8其n次谐波有效值为:

式中，n=12k±1，k为自然数，在uUN中已不含5次、7次等谐波。

该三相电压型二重逆变电路的直流侧电流每周期脉动12次，称为12脉波逆变电路。一般来说，使m个三相桥式逆变电路的相位依次错开运行，连同使它们输出电压合成并抵消上述相位差的变压器，就可以构成脉波数为6m的逆变电路。93.

CascadedInverterTopology

由若干个基本变换单元，例如H桥逆变器、两电平逆变器、三电平逆变器等，通过串联或并联连接而形成的单相或三相逆变器。每一个逆变单元可以输出方波或阶梯波，通过输出波形的叠加合成，形成更多电平台阶的阶梯波，以逼近正弦输出电压或电流。独立直流电源型10特殊变压器隔离型变压器隔离型11各个逆变器单元功率开关器件的开关频率低，在中、高压应用中无需均压电路，可避免大的du/dt所导致的电机负载绝缘等问题；当各串联或并联连接的级联单元中有一个单元故障时，可通过把此单元短接而退出工作，其它单元仍然能够正常工作，保证系统正常运行；使模块化变换器产品的封装，生产和制造成为可能，扩展容易。随着变换器级联数目的增加，输出电压或电流的电平数增加，从而使得输出电压或电流波形的谐波含量减小；特点：12二、MultilevelInverter1、两电平逆变器（Two-levelInverter）132、三电平逆变器（Three-levelInverter）二极管箝位三电平逆变器（NeutralPointClampedInverter--NPC）1981年，由日本长冈大学教授NabaeA.等人提出。14

特点：

☞输出相电压有±Ud/2和0三种电平，线电压有±Ud、±Ud/2和0五种电平。

☞输出电压谐波可大大少于两电平逆变电路。

☞三电平逆变电路另一突出优点：每个主开关器件承受电压为直流侧电压的一半。15

拓展：七电平16飞跨电容三电平逆变器（Flying-CapacitorInverter）缺点：逆变器每个桥臂需要的电容数量随输出电平数增加而增加，再加上直流侧的大量电容使得系统成本高且封装困难；优点：在电压合成方面，开关状态的选择具有更大