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，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，該類拓撲結構非常簡單，所用開關器件和均流電感的數目非常少。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，電流源輸出電流為/，假設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VS5ZVS7開通，而開關VS-和VS8關斷時，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。閉合開關狀態和輸出電流的對應關系見表1，其中VS*，VS*+i（下標"=1，3，5，7）為互補開關對。

　　比提出的單相五電平CSI減少了一個電感。實際上，當電平數相同時，電平數越高則由新拓撲構成的多電平變流器比舊拓撲構成的多電平變流器簡化的程度就越大所用開關器件數和電感數越少）。示出新拓撲構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成，它們與VS5~VSW構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拓撲的開關組合組序閉合開關狀態母線電流輸出由舊拓撲構成的單相電流型七電平變流器需用12個開關器件，4只均流電感；而由所示拓撲構成的單相七電平變流器需要10個開關，4只均流電感。推而廣之，對于所示的單相直接式電平（！5）CSI，舊拓撲類型構成的變流器所需用開關器件數為2（-1），均流電感數為-3，而新拓撲類型構成的變流器所需用開關器件數為+3，均流電感數為（-3）/2.由此可見，新拓撲能大大減少所用開關器件和均流電感的數目。

　　中不對稱控制方法的優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實驗結果實驗采用了小功率實驗系統，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如下w通過一個直流電壓源36V）串聯一個電感iml20mH）得到電流源，開關用MQS管和快恢復二極管串聯而成，分流電感"i=60mH.由于"i的內阻為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是負載和電路參數不變情況下，使用變脈寬控制方法時的輸出電流波形。

　　5結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構相比，所提出的拓撲結構更加簡單，所用開關器件和電感數目更少。文中對新拓撲類型構成的五電平單相變流器進行了仿真研究，結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果，從而驗證了新拓撲是正確可行的。