五电平逆变器钳位电容平衡控制策略研究

叶满园，章俊飞，陈乐

(华东交通大学 电气与自动化工程学院，南昌 330013)

0 引 言

多电平逆变器被广泛地应用在交流调速、光伏发电等中压大功率系统中[1]。而且其具有输出电压波形谐波含量低，功率器件所承受的电压应力小，及开关损耗少等优点，受到了学者们广泛地关注[2-3]。多电平逆变器主要有：二极管钳位型(neutral-point-clamped，NPC)、飞跨电容型(flying capacitor，FC)和级联H桥型(cascaded H-Bridge，CHB)3种拓扑结构[4-6]。

其中CHB多电平逆变器，其拓扑仅由开关器件和电压源构成，并不存在飞跨电容稳压和钳位电容中点电位平衡问题，但随着电压等级的提高，需要大量的独立电压源和开关器件[7]，增加了成本。而二极管钳位型和飞跨电容型逆变器存在着复杂的直流侧中点电位平衡问题、悬浮电容电压稳定问题[8-9]。

对于三电平的二极管钳位型逆变器或飞跨电容型逆变器，学者们做了大量研究[10-13]，而对同类型五电平逆变器的研究，不管是从拓扑结构创新还是调制策略方面，相关文献相对较少。文献[14]介绍了一种由二极管钳位五电平拓扑和H桥组合的带悬浮电容的主从级联式七电平逆变器，H桥由悬浮电容供电为从级。文献中只分析了悬浮电容充、放电平衡机制，并给出了悬浮电容平衡控制策略，但对五电平二极管钳位的主级逆变器直流侧中点电位平衡问题，在该文献中没有提及。文献[15]介绍了一种新型的混合钳位五电平逆变器拓扑。该拓扑直流侧存在3个钳位电容，针对此提出了2种控制策略：1)改进的载波移相PWM策略；……