基于DSP的新型單相電流型多電平逆變器的研究陳丹江，熊宇，劉兆□，張仲超（浙江大學(xué)，浙江杭州310027）率問題必將得到解決，電流型多電平逆變器也將得到廣泛應(yīng)用。本文提出了一類新型單相直接式電流型多電平拓撲，該類拓撲結(jié)構(gòu)非常簡單，所用開關(guān)器件和均流電感的數(shù)目非常少。文中分析了由該類拓撲組成的單相五電平、七電平變流器的工作原理，并將拓撲擴展電平的情況。針對所提出的單相五電平電流型逆變器，進行了仿真分析。

　　比較后根據(jù)，電流源輸出電流為/，假設(shè)均流電感工作在理想情況下，則流過均流電感的的電流為//2.通過控制VS5~VS8，可以讓流過母線的電流分別為！，//2，03種情況。例如，當(dāng)VS5ZVS7開通，而開關(guān)VS-和VS8關(guān)斷時，母線電流為零。然后，利用一個全橋電路，讓流過負載的電流正負變化，則能使上述3種母線電流以5種不同的電流包括方向）流過負載，形成一個五電平的電流波形。閉合開關(guān)狀態(tài)和輸出電流的對應(yīng)關(guān)系見表1，其中VS*，VS*+i（下標(biāo)"=1，3，5，7）為互補開關(guān)對。

　　比提出的單相五電平CSI減少了一個電感。實際上，當(dāng)電平數(shù)相同時，電平數(shù)越高則由新拓撲構(gòu)成的多電平變流器比舊拓撲構(gòu)成的多電平變流器簡化的程度就越大所用開關(guān)器件數(shù)和電感數(shù)越少）。示出新拓撲構(gòu)成的單相電流型直接式七電平變流器，其均流電感和分流電感由兩個電感構(gòu)成，它們與VS5~VSW構(gòu)成直流母線電流改變電路，VSi~VS4仍為逆變電路。

　　表1新型五電平CSI拓撲的開關(guān)組合組序閉合開關(guān)狀態(tài)母線電流輸出由舊拓撲構(gòu)成的單相電流型七電平變流器需用12個開關(guān)器件，4只均流電感；而由所示拓撲構(gòu)成的單相七電平變流器需要10個開關(guān)，4只均流電感。推而廣之，對于所示的單相直接式電平（！5）CSI，舊拓撲類型構(gòu)成的變流器所需用開關(guān)器件數(shù)為2（-1），均流電感數(shù)為-3，而新拓撲類型構(gòu)成的變流器所需用開關(guān)器件數(shù)為+3，均流電感數(shù)為（-3）/2.由此可見，新拓撲能大大減少所用開關(guān)器件和均流電感的數(shù)目。

　　中不對稱控制方法的優(yōu)點是可以減少均流電感的紋波。在新拓撲中，并沒有因為電路的簡化而失去這種功能，不對稱控制方法實質(zhì)上是一種變脈寬的控制方法，新拓撲也可以采用變脈寬控制，這樣不但可以減少電感的紋波，也降低了輸出電流的諧波含量。

　　單相五電平電流逆變器的控制設(shè)計新拓撲單相五電平CSI的仿真波形仿真時電流源采用恒流源，的上圖為均流電感！"1的電流波形，下圖為輸出電流！。波形。

　　4.2實驗結(jié)果實驗采用了小功率實驗系統(tǒng)，對新拓撲的五電平電路進行了實驗驗證。為具體實驗裝置圖。

　　實驗裝置圖實驗參數(shù)如下w通過一個直流電壓源36V）串聯(lián)一個電感iml20mH）得到電流源，開關(guān)用MQS管和快恢復(fù)二極管串聯(lián)而成，分流電感"i=60mH.由于"i的內(nèi)阻為0.85！，所以用小電阻+1和+2 0.85！）來保證電感的均流功能。負載由一個電阻和一個電容并聯(lián)組成=6！，C=100"F）。輸出電流頻率為50Hz.MQSFET采用IRFP450，二極管采用HFA25TB60.由a可見，"m*！6A，3A，后者正好是前者的1/2；b是輸出電壓和輸出電流波形；c是負載和電路參數(shù)不變情況下，使用變脈寬控制方法時的輸出電流波形。

　　5結(jié)論提出了一類新型單相直接式電流型多電平變流器拓撲。與提出的同電平拓撲結(jié)構(gòu)相比，所提出的拓撲結(jié)構(gòu)更加簡單，所用開關(guān)器件和電感數(shù)目更少。文中對新拓撲類型構(gòu)成的五電平單相變流器進行了仿真研究，結(jié)果表明輸出波形理想。比較后對五電平的CSI進行了實驗驗證，并得到了比較理想的結(jié)果，從而驗證了新拓撲是正確可行的。