黄杨涛，邓金溢，陈 敏，徐德鸿

（浙江大学电力电子技术研究所，杭州 310027）

在我国政府的大力支持下，我国新能源产业发展方兴未艾[1]。传统的光伏并网系统中，一般采用两电平光伏逆变器实现光伏电池并网。为了提高系统容量和效率，电池端电压逐渐提升，而两电平电路中单个功率器件耐压受到限制，因此可以降低器件耐受电压的三电平电路在光伏逆变器中被应用。而相较于三电平逆变器，五电平逆变器能够改善输出电能质量，降低器件应力，提高了系统效率。因此，五电平逆变器近年来得到关注[2-5]。五电平中点有源箝位5L-ANPC（five-level active neutral-point-clamped）变换器相较于其他五电平逆变器箝位原件数量少、只需控制一个母线中点平衡，易于控制，在众多五电平拓扑中脱颖而出，率先运用在高压大功率变频器[6-7]。前人针对5L-ANPC 调制技术、飞跨电容电压控制、中点电压控制等问题开展了许多研究工作[8-12]。但对于5L-ANPC 中开关器件的电压应力问题关注较少，然而开关器件电压应力问题对于逆变器安全、可靠运行至关重要。文献[13]分析了基于空间矢量脉宽调制SVM-PWM（space vector modulation-pulse width modulation）控制的逆变器的运行状态，包括125 种矢量组合，提出采用安全开关状态切换过程来限制开关器件应力；文献[14-15]采用载波层叠脉宽调制PD-PWM（phase disposition-pulse width mod-ulation），分析了各个开关状态组合下5L-ANPC 的电压应力情况，提出了一种保证安全电压应力的状态机切换模式，但需要严格控制功率管切换过程的多个过渡状态。

本文分析了5L-ANPC 逆变器的3 类造成电压应力过高问题：第1 类是由换流回路较长引起，第2类是由前级串联的半桥电路输出电压切换阶段的死区引发，第3 类是关机过程造成。……