多重化结构能够增大装置容量，同时可以通过各逆变电路输出相位不同很好论文网

地抑制谐波。但多重化结构中的变压器比较昂贵，并占用大量空间，同时会产生 较大的损耗[4]。

钳位多电平因为钳位方式的不同分为二极管以及电容钳位的结构。二极管钳 位式随着电平数的增长需要增加大量钳位管，且每个钳位管要承受不同的反压， 器件寿命会受影响。电容钳位结构则必需要有较多的钳位电容，在高压系统中， 其体积大难封装。电容电压控制因为电容数目过多而变得复杂，而且每个电容都 需要单独的预充电电路[5]，因此实际应用并不多。

以上的常见大容量结构均有着一定的不足，而级联式多电平结构将多个独立 的全桥逆变器的输出串联，从而获得十分逼近正弦波的输出波形，其基本单相结 构如图 2-2 所示。

单相级联结构示意图

每个 H 桥直流侧电压等级相同，其开关器件的耐压水平由直流电压等级决 定。当 N 个 H 桥级联时，通过使每个 H 桥的输出电压之间错开一定角度，经 过串联叠加就可得到最终输出为 2N + 1 个电平的电压波形[5]。

钳位和级联型的多电平结构所需的器件种类以及数目存在的较大差距，如表

2-1 所示[6]。

表 2-1 三相 n 电平变换器器件比对

类型 主开关管 反并联二极管 钳位二极管 钳位电容器 直流侧电容

二极管钳位式 6(n-1) 6(n-1) (n-1)(n-2) 0 (n-1)

电容钳位式 6(n-1) 6(n-1) 0 3(n-1)(n-2)/2 (n-1)

级联式 6(n-1) 6(n-1) 0 0 3(n-1)/2

级联结构相较于多重化结构、钳位式结构有如下优点[5]：

（1）级联式结构无需繁重的变压器，大量的钳位器件，当拥有相同电平数 的输出电压时，所需的开关器件数目最少，易于封装；

（2）级联式结构通过相应的 PWM 调制策略，能获得谐波含量很低的输出 电压；

（3）级联结构中每个 H 桥单元独立供电且因为无钳位器件，控制器的设计 比较简单。

级联结构也有固有的缺点：

（1）每个 H 桥单元的直流侧都需要独立的电源，直流侧供电（当使用电容 时）的不可控整流桥的个数将会增加；

（2）各单元 H 桥直流电容电压易波动不平衡，必须进行控制。

2。3 STATCOM 无功补偿基本原理

STATCOM 的基本原理就是将各桥式逆变电路通过电抗器（或连接变压器） 与电网并联，通过调节 STATCOM 输出电压的幅值和相位，或者直接控制其输出 电流，便能够使 STATCOM 发出需要的无功电流，进行动态无功补偿[7]。

STATCOM 在正常工作时，将直流侧电压变换成与电网同频的输出电压。因 此，只考虑基频时，STATCOM 可等效地视为一个幅相均可控制的交流电压源。 其单相等效电路如图 2-3：

图 2-3 STATCOM 单相等效电路

• •