基于不对称结构的级联五开关多电平逆变器

胡文华， 章超凡

（华东交通大学电气与自动化工程学院，南昌330013）

0 引 言

在中压大功率传动领域，级联多电平逆变器由于其功率等级高、输出波形质量好、电压变化率du／dt小、易于实现模块化设计制造等优点而广泛应用［1-6］。目前传统的级联多电平逆变器中级联H桥逆变器应用较多［7-9］。但在输出电平数增多时，级联单元数量也在相应增加，导致产生开关管数量急剧增加的问题。文献［10-13］中提出一种在H桥的基础上只增加一个辅助开关管却能够输出5电平的拓扑结构，与传统H桥逆变器相比减少了2个高频开关器件，简化了电路结构，减小了开关损耗。文献［14-16］中提出了在单相H桥的基础上增加一个直流源得以输出不对称的4电平，两单元级联后可对称输出9电平的逆变器拓扑，减少了开关管的数量，降低了成本。但这两种拓扑结构在为获得更高电平数时只能提高级联单元数量，从而产生开关器件增多、可靠性降低以及系统控制复杂等问题。

本文综合了以上两种拓扑的优缺点，提出了一种基于不对称结构的级联五开关多电平逆变器（ACFSMC），该逆变器由2个不对称6电平逆变器反向级联而成，可以输出15电平，并给出了相应的调制方法。该方法以期望输出波形为目标，对载波层叠后的PWM脉冲信号按照一定的规律进行与或非等处理得到各开关管的驱动信号，从而实现对逆变器的控制。最后通过MATLAB2016／Simulink进行仿真实验来验证理论分析的正确性。

1 拓扑结构

本文所提出的ACFSMC拓扑结构如图1所示，其由2个非对称6电平逆变器反向级联而成，图2是其级联单元模块。……