图2-37 H桥级联多电平变流电路(www.xing528.com)
图2-37a是单相H桥电路,输出电压可有三种电平:S1、S2导通(S2、S3关断)时,vao=Vd;当S2、S3导通(S1、S4关断)时,vab=-Vd;当S1、S2导通(或S3、S4导通)时,无论i为正或负,都是vab=0。因此,图2-37a中的H桥电路是输出三电平电压的变流电路(+Vd、0、-Vd),与图2-30的一相(半桥)二电平变流电路相比,H桥电路多了一个开关支路、多了两个全控型开关管,使输出电压vab可以获得零电平(vab=0),且输出电压为单极性电压,脉宽可控,电压基波、谐波都可控。图2-37b所示两个H桥级联(级联数P=2)电路中,若第一个H桥输出脉宽θ1的单脉波,第二个H桥可输出脉宽为θ2的单脉波,总的输出电压va=va1+va2,这是一个五电平电压(+2Vd、Vd、0、-Vd和-2Vd)的。改变θ1、θ2可调控输出电压的基波和谐波。如果P个H桥级联,总开关数为n=4P。图2-37c示出了级联数P=5,电平数m=2P+1=n/2+1=11,如果级联数P很多,则总输出电压阶梯数很多,输出电压只要适当控制各H桥的脉宽和相位,总输出电压能逼进正弦波。图2-37b中各个H桥的输出电压也可是3个或5个脉波,各个H桥的直流电压Vd1、Vd2也可不相同,而使级联后的输出电压大小和波形控制更灵活有效,当然各H桥的直流电压Vd1、Vd2必须隔离。三个相差120°的H桥级联(链式)单相电路可组成一个高压、大容量的三相逆变器,也可成为一个较大容量的电力电子补偿控制,例如静止型无功功率补偿器(STATCOM)、静止同步串联补偿器(SSSC),并联和串联有源电力滤波器等。如果级联数P较多,例如P=8,电平数n=2P+1=17,每个H桥即使是单脉波输出、开关频率较低的情况下,也可使交流输出波形逼近正弦波。
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