崔灿 曼苏乐 王君艳 胡志勇，张秀彬

(上海交通大学 电子信息与电气工程学院，上海 200240)

0 引言

近年来，在高压大功率应用领域，多电平功率变换技术得到了广泛关注，已成为电力电子领域的研究热点，并不断涌现出大量新型电路拓扑和相应的控制策略。与其他形式的多电平变换器相比，级联多电平逆变器有如下优点:无需大量的钳位二极管和钳位电容，拓扑结构简单;由分立的直流电压为每个单元供电，不存在电容电压不平衡问题，这也是其复杂所在;基于传统两电平全桥变换器结构单元，技术成熟，易于模块化。正因为如此，级联多单元多电平逆变器具有较高的性价比，其模块化结构易于集成和维护，具有广泛的应用前景。因此，通过准确地数学推导，分析级联型多电平逆变器的开关控制信号对输出电压的影响，对多电平逆变器的设计具有重要的意义。

1 级联型多电平主电路拓扑

单相级联型逆变器的电路拓扑结构如图1所示。其中H桥电路是最基本最简单的模块单元结构，通过控制4个功率开关器件的导通和关断可以输出-Ui、0、Ui三种电平。N个级联单元均采用较低开关频率的SPWM，并具有相同的调制比kc，调制度m和共同的正弦调制信号，而各级联单元三角载波的相位角依次差θ，利用SPWM技术中的波形生成方式和多重化技术中的波形叠加原理产生输出波形。级联逆变器由N个H桥电路组成，输出相电压的电平数M=2N+1，每个桥都有其独立的直流输入电源，输出电压为各桥输出电压之和: