4.2.1 电压输出波形 20

4.2.2 电流输出波形 20

4.2.3 控制电路 21

4.2.4 控制策略 21

4.2.5 三相电压波形 22

4.3 模块化多电平逆变器参数的确定 22

4.3.1 功率器件的选择 22

4.3.2 滤波电感的选择 24

4.3.3 箝位电容的选择 26

4.4本章小结 27

结论 28

致谢 30

参考文献 31

1  绪论

1.1  逆变电路的发展与现状

逆变器广泛应用于以直流发电机、蓄电池、太阳能电池和燃料电池为主直流电源的逆变场合。随着石油、煤和天然气等主要能源的日益紧张，新能源的开发和利用越来越得到人们的重视。利用新能源的关键技术——逆变器能将蓄电池、太阳能电池和燃料电池等其他新能源转化的电能变换成交流电能与电网并网发电，故它在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位[1]。

按照交流用电负载与输入直流电源电气隔离元件的工作频率，逆变器可分为低频环节和高频环节两大类；按照交流输出能量的去向，逆变器可分为无源逆变和并网逆变两大类。

1.1.1 低频环节的逆变器

（1） 方波逆变器

其特点是：

（a）电路结构简洁，单级功率变换，双向功率流，功率开关工作频率低，变换效率高；

（b）输出电压总的谐波畸变度达48%，变压器和输出滤波器的体积与重量大、音频噪音大；

（c）对于电网电压和负载的波动，系统动态响应特性差。

（2） 阶梯波合成逆变器

阶梯波合成逆变器具有如下特点：

（a）单级功率变换、双向功率流、功率开关工作频率低、变换效率高，但电路拓扑复杂、功率开关数多；

（b）当阶梯数为18时，THD为9.48%，输出滤波器的体积与重量较小，音频噪音得到改善；

（c）变压器的体积、重量大；

（d）对于电源电压和负载的波动，系统动态响应特性较好；

（e）输出电压的调节难度大。

（3） 脉宽调制逆变器

脉宽调制逆变器具有如下特点：

（a）电路拓扑简洁，单级功率变换，双向功率流，变换效率高；

（b）变压器仍工作在工频、体积大且笨重，其体积与重量仅和输出电压的频率有关，与逆变器的开关频率无关；

（c）输出电压THD和输出滤波器的体积、重量小；

（d）对于输入电压和负载的波动，系统的动态响应特性好；

（e）变压器和输出滤波电感产生的音频噪音得到改善；

（f）功率器件的开关频率高，开关损耗增加，降低了变换效率

1.1.2  高频环节逆变器

（1）两级级联Buck型高频逆变器

这类逆变器具有单向功率流、两级功率变换、技术成熟等特点。

（2） 高频脉冲直流环节逆变器

这类逆变器具有拓扑简洁、单向功率流、准两级功率变换、功率开关实现ZVS、输出电压纹波小等优点。

（3）单级Buck型高频逆变器

该逆变器具有双向功率流、单级功率变换、输出电压纹波小、可靠性高等优点。