级联型H桥的工作原理

为了进一步说明级联型H桥的工作原理，现以图2-14所示的一种典型的2单元串联5电平H桥变换器为例说明。由图可见，每相由两个单相H桥单元组成，分别由两个独立直流电源供电，直流电源可采用6脉波二极管整流器实现。

变换器工作中，以A相为例，当开关管S_A11、S_A21、S_A12和S_A22导通时，单相H桥单元H_A1和H_A2输出均为E，即有u_AH1=u_AH2=E，此时A相的电压为u_AN=u_AH1+u_AH2=2E。以此类推，根据开关状态的不同组合，输出电平分别在2E、E、0、-E、-2E中变化，见表2-3。由表2-3可见，某些电压电平可由超过一种的开关状态实现，这表明存在冗余性，能使开关状态的设计变得灵活，给控制带来方便。

图2-14 一种典型5电平串联H桥变换器拓扑结构示意图(www.xing528.com)

表2-32 单元串联5电平H桥变换器A相输出电压与其对应的开关状态

以上介绍的级联型H桥结构是采用相同直流电源供电，实际上在级联型H桥结构中，不同的功率单元也可采用不同电压的直流电源供电。当采用不同直流电压供电时，在每相H桥单元数不变的情况下，变换器输出的电平数可增加，这就使功率单元数一定条件下，进一步提高输出电平数成为可能。但由于各功率单元采用了不同直流电压，不能模块化制造，同时由于这种结构的冗余开关状态数减少，也使开关状态的设计变得复杂，因此实际产品中，功率单元采用不同直流电压结构的变换器很少应用。