电力变流器多重化技术：提高功率、降低谐波的有效方法

多重化技术是指在电压型变流器中，为减少谐波，提高功率等级，将输出的PWM波错位叠加，使输出波形更加接近正弦波。

在多重化技术中，每项由几个低压PWM变流模块串联而成。各变流模块是由一个多绕组隔离变压器供电来实现大功率。多重化技术从根本上解决了一般6脉冲和12脉冲变流器所产生的谐波问题，可以实现无谐波变频。

图3-24所示为五个功率单元串联变流器的电气连接图，每个变流模块均为三相输入、单相输出的低压PWM电压型变流器，变流模块的拓扑如图3-25所示。

图3-24 五个功率单元串联变流器的电气连接图(www.xing528.com)

在图3-24中，每个变流模块可以输出－1、0和1三种电平，每相五个功率单元叠加，就可以产生11种不同的电平，分别为±5U、±4U、±3U、±2U、±U和0。其中，U为每个变流单元输出的最大电压。用多重化技术构成的高压变流器也称为单元串联多电平PWM电压型变流器，拓扑中采用功率单元串联，而不是用传统的器件串联来实现高压输出，因此不存在器件的均压问题。每个功率单元承受全部的输出电流，但仅承受1／5的输出电压和1／15的输出功率。由于采用多重化PWM技术，因此，由5对依次相移12°的三角载波对基波电压进行调制。对A相基波调制所得的5个信号，分别控制A相5个功率单元，经叠加后可得具有11级阶梯的相电压波形，线电压波形具有21级阶梯，相当于30脉波变频，理论上19次以下的谐波都可以抵消。

上述多重化技术的缺点主要有：使用功率单元和功率器件数量太多，体积和质量较大；无法实现能量回馈、四象限运行和制动；当电网电压与发电机电压不同时，无法实现旁路切换控制。

图3-25 变流模块的拓扑