简介多电平高压变频器的两种拓扑结构摘要：多电凭高压HYPERLINK"http://www.chinabaike.com/z/a/index_38_1.html"变频器自诞生以来就在节能和环保方面体现出极高的价值，也引起了众多的学者进行研究。本文对多电平高压HYPERLINK"http://www.chinabaike.com/z/a/index_38_1.html"变频器的两种主要拓扑结构及其原理进行分析。关键词：三电平；单元串联多电平；应用Aboutmulti-levelhigh-voltageconvertertopologyofthetwoTANGXingLongLIUHuiKangXIONGWenSUNKai（WuhanUniversityofScienceandTechnologyCollegeofInformationScienceandEngineering,WuhanHubei430081）Abstract:Withhighvoltageinverter,sinceitsbirthintheenergy-savingandenvironmentalprotectionreflectsthehighvalue,italsocausedalotofacademicsforresearch.Inthispaper,themulti-levelhigh-voltageconvertertopologyofthetwomainstructureandprinciplesforanalysis.Keywords:Level3;Seriesmulti-levelunit;Application1前言对于高压电动机，我们假如采用传统的三相六拍的结构变频器对电动机进行控制，由于电压过高，加上电力电子器件开关速度的进步，这样开关器件输出的值就会很大。由于电动机的绕组的中性点是不接地的，电动机每绕组对地存在分布电容，输出电压的变化相当于电容两端电压的变化，即对电容的频繁充放电，充放电对电动机定子绕组的尽缘将造成冲击，而且越大，冲击也越大。电压输出真个电压谐波很轻易引起电动机发热而造成电机的损坏，再加上由于电力电子器件本身制造的原因很难达到我所需要的6KV或10KV的高压所以就必须对变频器的拓扑结构进行研究。多电平变换器最早引起研究者的爱好是在1980年的IEEEIAS年会上，日本长冈科技大学的A.Naba。等人提出了中性点钳位型（NeutralPointClamped-NPC）的三电平电路结构[1]。基本思想是通过一定的主电路拓扑结构获得多级门路波形输出来等效正弦波。由于多电平变换器对功率逆变器件和控制电路要求都很高，最初并未受到太多关注。直到90年代，随着GTO,IGBT的成熟应用和IGCT,IEGT等新型全控型器件的先后出现，以及以DSP为核心的高性能数字控制技术的普及，多电平变换器的研究和应用才有了迅猛发展。目前已提出多种多电平电路结构，根据主开关器件的电压钳位方式，可将其分为二极管钳位型（DiodeClamped，又称中性点钳位型NPC）、电容钳位型（CapacitorClamped）和单元级联型（CascadedMulticell）三类[2]。2三电平变频器及其派生的方案2.1三电平变频器的工作原理图1三电平电路原理结构图图1所示是三电平逆变器单相的逆变部分的结构图，图中S1～S4是逆变器件的器件，逆变器件可以是GTO、IGBT或IGCT管。V1～V4是逆变器件的续流二极管，V5和V6是钳位二极管，为了平衡的电路，所有的二极管在选用时必须有相同的功率和相同的耐压等级。而电容Ed的作用是滤往整流电压所产的谐波使得到的直流电压相对比较稳定，C点是中心点，是基点的参考电压。通过对S1～S4功率逆变器件的开通和关断的控制，即可以输出三种不同的电平，当S1、S2开通时输出+Ed的电压，当S2、S3开通时输出的电压为0，当S3、S4开通时则输出-Ed的电压，由原理图可知在输出端能够输出三种不同的电压，所以把这种变频器叫做三电平变频器。对S1～S4的开通时间进行控制则能近似的输出需要的正弦可调的电压来驱动电机，即SPWM调制变频方式。我们可以建立如表1所示的工作状态表。表1各开关的工作状态根据以上的原理，我们用12只全控的逆变器件加箝位二极管就可以组成三相的三电平电压型变频器。如下图2所示为三相三电平变频器的原理结构图，由于有共同的基点所以又称为中心点箝位变频器。根据逆变器单相逆变器件的开关工作状态可知逆变器共有P、O、N三种稳定的工作状态。现在我们对逆变器件按单脉冲延时α角触发来对逆变器件的开关工作状态进行控制进行输出电压滤形的研究，若变频器对三相Y形阻性负载供电，图3是单相输出的电压形