11、级联 NPC/H 桥逆变器：简化控制策略与卓越谐波抑制

级联 NPC/H 桥逆变器：简化控制策略与卓越谐波抑制

1. 引言

近几十年来，电力系统面临着严重的电能质量问题，这主要是由非线性负载的大量使用导致的。像电弧炉、照明负载以及可调交流驱动器等非线性负载，会产生大量特征谐波，降低功率因数，严重恶化配电系统的电能质量。随着对电能质量的监管日益严格，电能质量改善设备的研发得到了极大的推动。

对于高功率并网系统，传统的两电平或三电平转换器拓扑由于功率半导体的额定限制而显得不足。因此，多电平逆变器拓扑受到了广泛关注。多电平技术在中高压电力驱动、可再生能源 - 电网接口、电能调节和电能质量应用等领域有着广泛的应用。

多电平转换器相较于传统转换器具有诸多优势。通过合成多个电压电平的交流输出端电压，可以产生阶梯波形，这种波形接近正弦波，谐波失真低，从而减少了对滤波器的需求。然而，转换器直流侧的多个电源使得多电平技术的控制变得困难，因为需要平衡多个直流电压。对于二极管钳位型多电平逆变器，如果需要更高的输出电压，一种可行的方法是增加逆变器的电压电平数。对于中性点钳位（NPC）逆变器，电压只能增加到五电平，超过这个电平，直流电压平衡就变得不可能。对于单相 H 桥逆变器，增加电平数会导致独立直流电源的数量增加。因此，通过结合 NPC 和 H 桥拓扑，提出了一种混合模型。

目前，对单相 H 桥逆变器的研究较多，每个逆变器电平通过桥的四个开关的不同组合将直流电源连接到交流输出，可产生三种不同的电压输出：+Vdc、0 和 -Vdc。也有很多关于五电平 NPC/H 桥逆变器建模和控制的研究，但没有级联桥，未能解决实现通用级联 n 电平 NPC/H 桥的原理问题。为了实现更高的电压输出并简化控制算法，本文提出了一种用于级联 NPC/H 桥逆变器的简化控