- 頭條廣東工業大學科研人員提出一種新型九電平逆變器，成本低，體積小2022-07-23 作者：陳思哲、徐夢然 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語基于開關電容的多電平逆變器具有電路拓撲簡單和電容電壓自動平衡等優點。然而，現有開關電容型多電平逆變器存在元器件數量較多和電壓應力較大等缺點。針對這些問題，廣東工業大學自動化學院、國網福建省電力有限公司電力科學研究院的研究人員陳思哲、徐夢然、范元亮、常樂、楊苓，在2022年第4期《電工技術學報》上撰文，提出一種九電平逆變器，該電路通過較少的元器件數量和較低的元器件電壓應力實現了4倍升壓的九電平輸出，具有較低的成本和較小的體積。
風電和光伏等新能源發電方式具有可再生性強、環保且適用于分布式微電網等優點，其接入電網需要高性能的電力電子逆變器。多電平逆變器因其開關管的低電壓應力、輸出電壓諧波含量小和較低的開關頻率等優點，受到了學界和工業界的廣泛關注和研究。
主流的多電平逆變器主要包含中點鉗位型、飛跨電容型、級聯H橋型和開關電容型四類。中點鉗位型和飛跨電容型的應用受限于其電容電壓不平衡，以及所需開關器件的數量較多等問題；級聯H橋型的缺陷主要在于需要多個獨立的直流電源來產生較多的電平輸出，這將會增加電路的成本以及控制與調制的復雜度；基于開關電容型的多電平逆變器因其電容的自均壓特性，使用較少的開關器件和直流電源即可產生較多的電平輸出以及具備自主升壓功能等優點，從而具有一定的研究和應用價值。
現有開關電容型多電平逆變器存在元器件數量較多和電壓應力較大等缺點，對此，廣東工業大學自動化學院、國網福建省電力有限公司電力科學研究院的研究人員提出了一種基于開關電容的九電平逆變器。該電路拓撲結構簡單易行，具有較少的器件數量和較低的器件電壓應力，具備電容電壓自動平衡功能和較強的升壓能力，擁有一定的優越性和應用價值。
首先，將最近電平逼近法和基頻調制策略相結合來產生開關管的控制信號，通過控制開關管的有序通斷實現了良好的電能輸出。其次，對逆變器的工作原理、電容自均壓特性和電容參數選擇等方面進行了詳細的理論分析。最后，搭建了一臺樣機進行實驗驗證。
圖 實驗平臺
實驗結果表明，所提出的九電平逆變器在工頻和高頻均能實現九電平階梯波輸出，且具有4倍升壓和電容電壓自動平衡的功能，同時在輸入電壓和負載變化的情況下能夠正常工作，擁有良好的動態性能，適用于有逆變需求的應用場合。
本文編自2022年第4期《電工技術學報》，論文標題為“一種基于開關電容的九電平逆變器”，作者為陳思哲、徐夢然 等。
