SPWM单相全桥逆变器串并联多电平逆变器的优势与应用

本文主要探讨了采用正弦脉宽调制（SPWM）单相全桥逆变器（FBI）构建的串并联式多电平逆变器的工作原理和控制策略。SPWM-FBI作为一种新型的多电平逆变器结构，相较于传统的二极管箝位和飞跨电容箝位技术，具有显著优势。这些优势包括： 1. 元件数量少且无需均压：与传统多电平逆变器相比，SPWM-FBI采用最少的元件构建相同电平数的输出，而且能够利用IGBT作为开关，简化了设计。 2. 模块化和软开关特性：每个FBI的输出功率均衡，便于模块化设计和实现软开关技术，提高了系统的效率和可靠性。 3. 控制电路简单：由于其结构特点，SPWM-FBI的控制电路设计相对简单，易于实现精确的电压和电流控制。 4. 输出电压质量优良：通过串联叠加，SPWM-FBI能有效减少谐波，提升输出电压的正弦特性，从而改善电压波形质量。 文章指出，像罗宾康、东芝和三菱等国际知名公司已经成功应用了SPWM-FBI的串联叠加技术在高压大功率变频器中，实现了近乎无谐波的输出。此外，文章还提到了并联和串-并联叠加的可能性，这些方式同样能够达到扩容和改善电压波形的效果。 SPWM-FBI的输出电压可以通过其电路结构和SPWM调制技术来表达，其中调制波为正弦波，载波为三角波，支持同步调制和非同步调制两种方式。非同步调制下，分析时需以载波三角波的角频率为基础，因为调制波的模式不重复。 通过串联、并联或串-并联方式组合多个SPWM-FBI，可以实现输出电压的扩容，同时消除一定数量的谐波，例如，N个SPWM-FBI可以消除NF±1次谐波，并将逆变器的容量扩展至N倍。这种技术的应用不仅提升了电力转换的效率，也满足了对电能质量的高要求，是现代电力电子技术中的重要研究领域。