混合CHB逆变器拓扑及工作原理

图5-16 所示为混合九电平逆变器拓扑，该拓扑由3 个H 桥单元级联而成。3 个H 桥单元H1、H2 及H3 的直流侧电压分别为2E、E 和E，3 个单元输出电压分别为uH1、uH2、uH3，输出相电压为uAN，输出相电压基波幅值为uAN(1)，输出相电流为io。

根据H 桥的工作原理可知，每个H 桥可以输出3 种电平，其中H1 单元可以输出±2E、0 3 种电平，H2 及H3 单元均可以输出±E、0 3 种电平。则混合九电平逆变器总计可以输出±4E、±3E、±2E、±E 及0 共计9 种电平。

图5-16　混合九电平逆变器拓扑(www.xing528.com)

由于一个H 桥单元存在3 种开关状态，则3 个单元组合共计存在27 种开关状态。尽管该拓扑可以避免由拓扑缺陷引起的电流倒灌问题，但在这27个开关状态中有部分开关状态会使3 个H 桥单元输出电压极性不一致，进而引起电流倒灌问题，影响输出电能质量，因此实际调制时并不会同时使用所有开关状态。一般来说，为了防止H 桥单元间出现电流倒灌问题，做出如下规定：当逆变器的输出电压为正时，所有级联单元只能输出正电平或者 0；当逆变器的输出电压为负时，所有级联单元只能输出负电平或者 0。满足以上条件的开关函数如表 5-2 所示，可以看到逆变器在输出±E、±2E、±3E时均存在冗余开关状态。

表5-2　逆变器输出电压与开关函数关系