多電平逆變器拓撲發(fā)展趨勢，電壓應力小

　　在目前的研究方案中，研究人員專注于為多電平逆變器設計一種新的拓撲結(jié)構(gòu)，減少可再生能源應用中的電力電子開關數(shù)量[55-60]。本節(jié)已經(jīng)回顧了許多拓撲結(jié)構(gòu)，最近在知名期刊上提出了這些拓撲結(jié)構(gòu)。根據(jù)直流電源的電壓幅度，MLI 可分為對稱和非對稱兩種類型。

　　多電平逆變器拓撲發(fā)展趨勢

　　對稱拓撲具有相等的直流電壓源。一些拓撲是通過使用直流不等電壓源(不對稱拓撲)來實現(xiàn)更高的輸出電壓電平而構(gòu)建的。對于相同數(shù)量的直流電壓源，與對稱拓撲相比，非對稱拓撲具有更高的輸出電壓電平。因此，對稱拓撲結(jié)構(gòu)比非對稱拓撲結(jié)構(gòu)具有更高的總成本和安裝面積 [64]。表 1 總結(jié)了最近提出的拓撲結(jié)構(gòu)的有價值的特性和參數(shù)。

　　1.開發(fā)級聯(lián) MLI 拓撲

　　Babaei 等人在 [73] 中提出了一種帶有新基本單元的改進型 MLI 拓撲。這種 MLI 拓撲通過基本單元的串聯(lián)排列產(chǎn)生正電平輸出電壓，如圖 1 所示。帶有四個開關的級聯(lián) H 橋連接到建議的拓撲結(jié)構(gòu)，以產(chǎn)生正負電平電壓，這稱為開發(fā)的 H 橋拓撲結(jié)構(gòu)?；締卧晌鍌€單向電源開關和三個直流電壓源組成。輸出電壓電平 (Vo) 等于：

　　基本單位的 n 系列。

　　直流電壓源的數(shù)量 (N源) 和開關數(shù)量 (N開關) 的 bridge 分別由以下方程給出，

　　N源=3?n+1(2)N開關=5?n+6(3)其中 n 表示串聯(lián)基本單元的編號。使用單個 15 級實驗裝置驗證結(jié)果。

　　2.對稱多電平逆變器拓撲

　　Alishah 等人在 [74] 中提出了一種用于中壓應用的級聯(lián) H 橋?qū)ΨQ拓撲。該拓撲的示意圖結(jié)構(gòu)分為兩部分。

　　對稱多電平逆變器。

　　一部分稱為基本單元，另一部分是 H 橋轉(zhuǎn)換器。雙向和單向開關分別由基本單元和 H 橋轉(zhuǎn)換器使用。(a) 雙向，(b) 單向。

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　　IGBT (NIGBT 系列)、柵極驅(qū)動器 (N司機)、輸出電壓電平 (N水平) 和最大輸出電壓 (VO、最大) 分別由以下方程給出：

　　N開關=n+4(4)N源=n+1(5)NIGBT 系列=2?n+4(6)N司機=n+4(7)N水平=2?n+3(8)Vo,麥克斯=(n+1)×V(9)其中，n 和 V 分別表示雙向開關的數(shù)量和直流電源的電壓幅度。

　　這種對稱拓撲的基本單元開關和橋式開關的最大電壓應力分別為 ((M?1) × V) 和 (M × V)。這里 M 表示直流電壓源的數(shù)量。與提出的拓撲結(jié)構(gòu)相比，基本單元開關的電壓應力非常小。由于全橋單向開關必須能夠承受等于所有電壓源之和的電壓。因此，此拓撲僅適用于中壓應用。

　　為了驗證所需的輸出電壓水平，開發(fā)了一個 9 電平實驗裝置。70 V 直流電壓源用于實驗裝置。輸出電流和電壓 THD 分別為 4.26% 和 9.27%。

　　3.混合結(jié)構(gòu) MLI

　　Alishah 等人。等人在 [74] 中提出了一種用于高壓應用的混合 MLI 拓撲。這種拓撲結(jié)構(gòu)由橋式轉(zhuǎn)換器和基本單元中的單向和雙向電力電子開關組成。

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