基于交错并联的Π型五电平逆变器电路的仿真研究

王 伟

（中国舰船研究设计中心，武汉 430064）

0 引言

目前，大功率多电平功率转换是电力电子的热门研究方向。随着光伏电池侧输入电压的升高以及对于逆变器的传输效率和功率密度的需求的不断提升，近年来业界对于多电平逆变器的研究已经从原来单一的三电平转向五电平、七电平等更多电平数的拓扑。同时，SiC功率器件性能的提升，为各种拓扑和调制算法的实现提供了可能性。

二极管箝位型五电平是较为传统的五电平拓扑，其拓扑如图1所示。佘致廷等[1]介绍了二极管箝位型五电平的控制策略；高跃等[2]介绍了二极管箝位型五电平电容电压平衡策略。

图1 传统二极管箝位型五电平拓扑

一些不同于以往的五电平拓扑同样引起了重视。一项专利中介绍了一种单向五电平拓扑[3]，如图2所示。从结构上看，它是某种意义上的三电平和二电平拓扑的并联。

二极管箝位型五电平有控制复杂、功率器件多和导通损耗大的缺点，而其他新型的五电平拓扑又受限于单向拓扑，无法在三相并网应用中发挥其作用。因此，将视线转向基于交错并联的五电平拓扑是合理的。

本文主要介绍了一种基于交错并联的Π型五电平逆变器电路，包括它的拓扑结构、工作状态和仿真结果。这种拓扑的优点包括开关功率器件少、频率高、输出滤波器参数小等。

图2 一种单向五电平拓扑

1 电路简析

1.1 Π型拓扑

Π型五电平拓扑是双 BUCK电路的一种变形，结合图3和文献[4]，其可以视为双BUCK拓扑和交错并联技术结合的产物。……