多电平交-直-交电压源型变频器电容钳位多电平逆变器的结构优缺点

    电容钳位多电平逆变器最早由T．A．Meynard和H. Foch在1990的PESC年会上提出，最初目的是减少NPC多电平逆变器中过多的钳位二极管，即采用悬浮电容器来代替钳位二极管工作，直流侧的电容不变。其工作原理与二极管钳位电路相似。对比二极管钳位多电平逆变器，这种拓扑结构虽省去了大量的二极管，但又增加不少电容。对高压大容量系统而言，电容体积庞大、占地多、成本高、封装不易。电容的引进使电压合成的选择增多，开关状态的选择具有更大的灵活性，通过在同一电平上进行合适的不同开关状态的组合，可使电容电压保持均衡，可较好地应用于有功调节和变频调速系统，但控制方法变得较为复杂，而且开关频率将增高，开关损耗加大，效率随之降低。

    为保持电容电压的平衡，Meynard提出了一种采用背对背的交流器结构来调整电容充放电平衡的方法，并采用成一定比例的开关模式来同时控制整流桥和逆变桥，使得流向电容的功率和从电容流出的功率相同。通过对电容电压进行检测，如果出现不平衡，可以适当改变整流桥的控制。其缺点是：引了大量的悬浮电容，而且存在着电容电压平衡的问题，难得到实际应用。

    图10-14    三电平钳位变频器结构

    图10-14给出了电容器钳位型变频器的结构。与NPC型变频器相比，需要大量辅助电容器。M电平逆变器需要(M-1)个主电容器和(M-1)×(M-2)/2个辅助电容器。这种类型变频器的主要优点是：

   (1)M值较大时无需使用滤波器。

   (2)可以控制有功功率和无功功率。

    缺点是：

   (1)电容器数量增大。

   (2)随着M的增加，系统控制越来越复杂。

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