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1、多电平变换器拓扑及控制技术多电平变换器拓扑及控制技术的发展综述的发展综述主要内容：主要内容：1。现有多电平变换器拓扑和控制方法的简单概述。现有多电平变换器拓扑和控制方法的简单概述2。APEC2002-2003中提出的新拓扑和新控制方法中提出的新拓扑和新控制方法3。我们在多电平拓扑和控制方面所作的工作。我们在多电平拓扑和控制方面所作的工作1.2.2 1.2.2 多电平逆变器空间矢量多电平逆变器空间矢量多电平逆变器空间矢量多电平逆变器空间矢量PWMPWM控制方法控制方法控制方法控制方法图8三电平逆变器空间电压矢量图多电平SVPWM法和两电平SVPWM法一样，是一种建立在空间矢量合成概念上的PWM法
2、，它的最大优点在于概念清晰，反映了SPWM的本质，电压利用率高，易于数字实现等，不足之处在于当电平数超过5时，算法过于复杂。2.2.APECAPEC2002-20032002-2003中提出的新拓扑和控制方法中提出的新拓扑和控制方法中提出的新拓扑和控制方法中提出的新拓扑和控制方法在近两年APEC中研究比较多的拓扑和控制方法：拓扑：二极管箝位型和级联型拓扑：二极管箝位型和级联型控制方法：空间矢量控制方法：空间矢量PWM四电平四电平四电平四电平MarxMarx逆变器逆变器逆变器逆变器 （APEC2003APEC2003） 四电平Marx逆变器Marx单元半桥单元（M级）图9四电平Marx逆变器一种
3、应用于有源整流或无功补偿的新的混合多电一种应用于有源整流或无功补偿的新的混合多电一种应用于有源整流或无功补偿的新的混合多电一种应用于有源整流或无功补偿的新的混合多电平变换器拓扑：平变换器拓扑：平变换器拓扑：平变换器拓扑：(APEC2002)(APEC2002)图图1010混合多电平变换器原理图混合多电平变换器原理图 新的控制方法新的控制方法新的控制方法新的控制方法v一种通用的空间矢量PWM控制算法：解决了空间矢量计算的复杂性，并且该法可以应用于任意电平的H-桥级联型多电平拓扑。（APEC2003）v用于级联型多电平变换器的错时采样的空间矢量调制方法，大大减小了谐波分量。（APEC2003）v减
4、少电流纹波的空间矢量混合PWM技术。（级联型）（APEC2003）v减少共模电压的滞流调节策略。使用三个独立的多电平滞流调节器来产生三套互补的门极信号。（APEC2003）3.3.我们在多电平拓扑和控制方面所作的工作我们在多电平拓扑和控制方面所作的工作我们在多电平拓扑和控制方面所作的工作我们在多电平拓扑和控制方面所作的工作3.1 提出了基于基本单元串并（并串）思想生成多电平变换器提出了基于基本单元串并（并串）思想生成多电平变换器拓扑的新方法拓扑的新方法由该方法不仅可以得到已有的三类基本多电平变换器拓扑，而且可以推导得到一系列新的拓扑结构，从而将多电平变换器拓扑结构的研究统一在基本构成单元的范畴
5、之内，为多电平变换器拓扑结构的研究提供了一个新的指导原则。（a）多电平变换器的基本单元（b）基本单元的串联（c）基本单元的并联图11基本单元的概念3.2 3.2 改进的级联型多电平变换器拓扑改进的级联型多电平变换器拓扑改进的级联型多电平变换器拓扑改进的级联型多电平变换器拓扑图122H/3-H级联型多电平变换器拓扑表1几种多电平拓扑单臂电路输出15电平时所需元件数的比较(a)3-H(a)3-H单元的输出波形单元的输出波形(b)3-H单元的输出波形(c)相电压输出波形图13改进级联型拓扑的仿真波形图图14 14 改进级联型拓扑的实验结果改进级联型拓扑的实验结果（b b） Vdc1=3vdc2 Vd
6、c1=3vdc2（c c） Vdc1=4vdc2 Vdc1=4vdc2（a a） Vdc1=2vdc2 Vdc1=2vdc2（d) Vdc1=6vdc2d) Vdc1=6vdc23.33.3提出一种具有冗余功能的多电平变换器拓扑提出一种具有冗余功能的多电平变换器拓扑提出一种具有冗余功能的多电平变换器拓扑提出一种具有冗余功能的多电平变换器拓扑图16具有冗余功能的五电平变换器单臂电路图15通用五电平单臂电路思想思想：拓扑存在着多种开关状态组合，当器件发生断路故障时，改变开关状态组合，使发生故障的器件处于关断状态；当器件发生短路故障时，改变开关状态组合，使发生故障的器件处于导通状态。图图1818器件
7、故障时的实验结果器件故障时的实验结果图图1717消谐波调制方法消谐波调制方法(a)sp1(a)sp1断路故障时输出电压断路故障时输出电压(b)sp2(b)sp2短路故障时输出电压短路故障时输出电压3.4 3.4 提出基于控制自由度组合的载波提出基于控制自由度组合的载波提出基于控制自由度组合的载波提出基于控制自由度组合的载波PWMPWM控制方法控制方法控制方法控制方法l载波的自由度：对于载波而言，至少有频率、幅值、相位、水平方向的偏移量和竖直方向的偏移量等多个可调节控制的参数l调制波的自由度对于调制波而言，至少有频率、幅值和相位，叠加零序分量等多个自由度l自由度之间的组合如果把载波自由度和调制波
8、的自由度按照一定的原则进行相互组合，以系统的性能指标优化为目标，将产生一些具有实际意义的新型多电平逆变器PWM控制方法，这种控制自由度组合的思想为多电平变换器高性能的实现提供了可能二极管箝位式多电平变换器新颖载波PWM控制方法（a） 载波交叠式PWM方法原理图（b） 载波交叠开关频率优化PWM方法原理图图图19 19 二极管箝位式多电平变换器新颖载波二极管箝位式多电平变换器新颖载波PWMPWM控制方法控制方法二极管箝位式多电平变换器新颖载波PWM控制方法的优点l多电平逆变器的载波交叠式PWM方法在调制度小于0.85的范围内，其谐波特性要远远优于传统的消谐波PWM方法；在高调制度范围内其谐波特性
9、和传统的消谐波PWM方法基本相同l载波交叠开关频率优化PWM方法除具有载波交叠式PWM方法的优点外，还增加了直流电压的利用率，使调制度达到1.15，该方法适合高电压调制度的三相功率变换场合二极管箝位式多电平变换器载波PWM控制方法之间的比较图图20 20 新颖调制方法下的实验结果新颖调制方法下的实验结果（a） 三电平逆变器COPWM方法调制度为0.8的相电压波形和线电压波形的实验结果（b） 三电平逆变器COSFOPWM方法调制度为0.8的相电压波形和线电压波形的实验结果我们对飞跨电容型拓扑也得到了基于控制自由度组合额的载波PWM调制方法。结论与展望结论与展望1.对多电平变换器拓扑的系统化研究。2.多电平变换器最优拓扑的研究，使其结构简单，控制方便，性能优越。3.从控制自由度组合的思想出发，充分利用多电平变换器具有多个控制自由度的特点，结合多电平变换器具体的电路拓扑，将多个控制自由度进行组合，对一个或多个性能指标进行优化，使多电平变换器的PWM控制方法趋于实用化。谢谢谢谢大大家！家！结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！28
