最初,等人在年首次公开了多电平变换器的设想,在那以后,多电平变换器就被各国有关专家广泛地注意,因为其在高压大功率输电领域体现出了独有的优点。目前多电平拓扑结构主要有这4种基本类型:二极管箝位型[12]、飞跨电容型[13]、级联H桥型[14]、模块化多电平型[15],而模块化多电平型就是本文介绍的重点。85035
时间追溯到年,是由R。Marquardt第一次提出了模块化多电平变换器的设想与相关的拓扑[16],随后这个概念渐渐被人们开发,从而发展出了不同形式的拓扑结构,比如釆用不同的接线方式、不同类型的子模块等[17]。模块化多电平变换器的每一相都有两个桥臂,每个桥臂上都串联了n个一样的子模块,还有一个电抗器,从上下两个桥臂的电抗器之间输出电压。而其中每个子模块内部,都有两个开关管和一个电容器串联,它的输出形式有2种:上管导通,则下管关断,这时输出对应的电容电压;上管关断,则下管导通,此时输出电压为0。这样就很容易想见,当能够对三相桥臂上的子模块状态都进行相应的控制后,就能够输出0到N间的任一电平。模块化多电平变换器很好的发挥了多电平变换器的优点,有如下特点:论文网
1)模块化设计可以很方便地多电平拓展;
2)具有冗余模块,可快速排除故障;
3)输出的谐波少,需求的滤波规模小,或者无需滤波器;
4)载波频率低,因此不需要频繁改变功率元件状态;
5)易实现不同的联接方式,能够灵活地配置;
6)具有公共直流交流侧,很容易无需借助变压器实现高压应用;
当然模块化多电平变换器有自己的不足,从它的结构上可以看出,它需要使用到非常多的功率开关元件,在这个基础上还要对每个开关进行准确的控制,这使得对于模块化多电平变换器的控制策略相当麻烦,需要进行更加详细的研究,目前在这方面大有可为。