王宇 赵杰

摘要：多电平逆变电路已经成为电力领域中不可或缺的一种逆变电路，其广泛应用于直流输电、新能源发电、储能以及UPS电源等多个相关场合。除了可以获得较低的谐波畸变率，减少开关器件的开关损耗，多电平逆变电路利用较少的开关数量，产生多个电压等级的高压电压以满足不同电压等级的负载需求。根据多电平逆变电路的拓扑结构，可以将其主要分为中点箝位型和级联H桥型这两种主要类型.

关键词：多电平;中点箝位;级联;H桥

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）09-0050-03

Abstract： The multilevel inverter circuit has become an significant part in the power field， it has been widely used in DC transmission， new energy power generation， energy storage and UPS and other related occasions.In addition to obtaining a lower harmonic distortion rate and reducing the switching loss of the switching device， the multilevel inverter circuit uses fewer switches to generate high-voltage voltages of multiple voltage levels to meet the load requirements of different voltage levels. According to the topology of multi-level inverter circuit， it can be divided into two main types： neural-point-clamped type and cascade H-bridge type.

Key words： multilevel; neural-point-clamped;cascade;H-bridge

本文针对中点箝位型和级联H桥型两种多电平逆变电路[1]的主要类型，以中国专利摘要数据库（CNABS）和德文特世界专利索引数据库（DWPI）为数据源，采用以分类号为主，以关键词为辅助的检索方式，分别对中点箝位型多电平逆变电路和级联H桥型多电平逆变电路进行专利检索，并基于检索结果，从专利申请趋势、申请人国别分布以及主要申请人等角度展开分析。

1 中点箝位型多电平逆变电路[2]

中点箝位型多电平逆变电路在世界范围内的专利申请趋势如图1所示，可以看出，中点箝位型多电平逆变电路的研究数量从2011年开始迅速增长，在2012至2016年年申请量均在60件以上，2016年开始大幅下降。说明在2012—2015年，中点箝位型多电平逆变电路是本领域的研究热点，2016年开始热度下降。

中点箝位型多电平逆变电路技术全球主要国家专利申请数量变化趋势图如图2所示，可以看出，我国的中点箝位型多电平逆变电路的专利申请占比情况在2012年达到了最大值，且在2012—2015年的占比情况相比其他国家来说都比较多，说明在2012—2015年，我国对中点箝位型多电平逆变电路的研究相比其他国家来说要更为重视，中点箝位型多电平逆变电路的大多数相关技术也主要掌握在国内申请人手中。

图3为中点箝位型多电平逆变电路全球主要专利申请人排名。从图中可以看出，排名前10中的申请人中国内申请人占比处于绝对优势地位，国内申请人以企业（阳光电源股份有限公司）和高校（山东大学、上海交通大学等）为主，而国外申请人以企业（东芝、通用电气等）为主。

级联H桥多电平逆变电路[3]

级联H桥多电平逆变电路由若干个子模块单元级联而成，适用于中高压大功率场合，最早由日本长冈科技大学Nabae等人于1980年提出，而后在1993年由学者Bhagwat和Stefanovic将三电平结构推广到四电平、五电平等多电平结构。图4为级联H桥多电平逆变电路全球专利申请趋势，可以看出在2000年前后相关专利申请量很少，从2009年申请量迅速增加，并且逐年升高，受专利公开滞后性等因素的影响，2017年申请量有所下降，可以预见的是，级联H桥多电平逆变电路的研究热度在未来几年会不断提升。

如图5专利申请人排名，可以看出对于级联H桥多电平逆变电路领域，国内申请人数量占绝对优势地位，还可以看出，该领域专利申请集中在国家电网、南方电网和高校及科研机构手中，国内申请人形成了一定范围的专利布局和垄断。

3 总结

根据上述分析，中点箝位型多电平逆变电路发展已处于衰退期，年专利申请量已呈下降趋势，国内申请人应降低对于中点箝位型多电平逆变电路的研究热度和关注度;级联H桥型多电平逆变电路近几年呈上升趋势，表明该领域是多电平逆变电路的研究热点。产品未动，专利先行，国内企业和高校应在现有的技术基础上，适当加大级联H桥型多电平逆变电路的研究力度，完善专利布局形成专利壁垒，抢占市场先机。

参考文献：

[1] Asmaa EL-Hosainy，et.al. A Review of Multilevel Inverter Topologies， Control Techniques， and Applications[J].2017 Nineteenth International Middle East Power Systems Conference（MEPCON），2017.

[2] 司夏河.多電平有源中点箝位型变换器控制策略研究[D].北京：北京交通大学，2016.

[3] 那显龙.级联H桥型逆变器PD功率均衡控制方法的研究[D].南京：南京航空航天大学，2018.