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風(fēng)電和光伏等新能源發(fā)電方式具有可再生性強(qiáng)、環(huán)保且適用于分布式微電網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，其接入電網(wǎng)需要高性能的電力電子逆變器。多電平逆變器因其開(kāi)關(guān)管的低電壓應(yīng)力、輸出電壓諧波含量小和較低的開(kāi)關(guān)頻率等優(yōu)點(diǎn)，受到了學(xué)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注和研究。

主流的多電平逆變器主要包含中點(diǎn)鉗位型、飛跨電容型、級(jí)聯(lián)H橋型和開(kāi)關(guān)電容型四類(lèi)。中點(diǎn)鉗位型和飛跨電容型的應(yīng)用受限于其電容電壓不平衡，以及所需開(kāi)關(guān)器件的數(shù)量較多等問(wèn)題；級(jí)聯(lián)H橋型的缺陷主要在于需要多個(gè)獨(dú)立的直流電源來(lái)產(chǎn)生較多的電平輸出，這將會(huì)增加電路的成本以及控制與調(diào)制的復(fù)雜度；基于開(kāi)關(guān)電容型的多電平逆變器因其電容的自均壓特性，使用較少的開(kāi)關(guān)器件和直流電源即可產(chǎn)生較多的電平輸出以及具備自主升壓功能等優(yōu)點(diǎn)，從而具有一定的研究和應(yīng)用價(jià)值。

現(xiàn)有開(kāi)關(guān)電容型多電平逆變器存在元器件數(shù)量較多和電壓應(yīng)力較大等缺點(diǎn)，對(duì)此，廣東工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院、國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院的研究人員提出了一種基于開(kāi)關(guān)電容的九電平逆變器。該電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易行，具有較少的器件數(shù)量和較低的器件電壓應(yīng)力，具備電容電壓自動(dòng)平衡功能和較強(qiáng)的升壓能力，擁有一定的優(yōu)越性和應(yīng)用價(jià)值。

首先，將最近電平逼近法和基頻調(diào)制策略相結(jié)合來(lái)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)管的控制信號(hào)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的有序通斷實(shí)現(xiàn)了良好的電能輸出。其次，對(duì)逆變器的工作原理、電容自均壓特性和電容參數(shù)選擇等方面進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析。最后，搭建了一臺(tái)樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

圖 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的九電平逆變器在工頻和高頻均能實(shí)現(xiàn)九電平階梯波輸出，且具有4倍升壓和電容電壓自動(dòng)平衡的功能，同時(shí)在輸入電壓和負(fù)載變化的情況下能夠正常工作，擁有良好的動(dòng)態(tài)性能，適用于有逆變需求的應(yīng)用場(chǎng)合。

本文編自2022年第4期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“一種基于開(kāi)關(guān)電容的九電平逆變器”，作者為陳思哲、徐夢(mèng)然 等。