多电平变换器

多电平变换器——

—高压大容量电能变换的新技术

特邀主编评述

李永东

（清华大学，北京!"""#$）

在%""$年第&期“电能质量控制”专辑成功出版的基础上，《电力电子技术》编辑部于北戴河全国电力电子年会上决定把“多电平变换器”作为第%期内容，并于今年第’期出版，由我来担任本期特邀主编，本人深感荣幸和责任重大。现在奉献在大家面前的专辑，是经过全国同行专家集体努力的结果。

多电平变换器及其相关技术的研究与应用，是现代电力电子技术的最新发展之一，它主要面向高压大容量的应用场合。与传统的两电平逆变器相比，多电平变换器能够减少输出谐波畸变，不用或只需很小的输出滤波器、整体效率高，同时可以用低压器件实现高压大容量输出。这一技术对于高压大容量电能变换、提高用电效率具有重要意义，是当前电力电子技术的研究热点之一。

多电平变换器的研究主要包括多电平电路拓扑结构的研究、多电平()*控制算法的研究，以及在此基础上的应用研究。自从日本长冈科技大学的南波江章（+,-./.0）等人在!1#"年2333工业应用（2+4）年会上提出三电平中点箝位式（-0567.8(9:;6!<8.=>0?，简称-(<）结构以来，多电平逆变器的拓扑结构主要发展出了单一直流电源的箝位式拓扑电路、分离直流电源的@桥单元串联式拓扑电路，以及在此基础上的一系列混合和派生电路。随后以高压2ABCD2A

近十几年来，高压大容量多电平技术在世界范围内发展迅速，成为学者和工业界研究的重要课题，国外在此领域

的研究和应用方面积累了大量的文献。

国内也有不少单位研究、开发和引进了

高压大容量多电平变换器的技术和装

备，取得了一些有价值的研究成果。基于

此，《电力电子技术》推出多电平专辑，一

方面希望反映国内同行专家、学者的最

新研究成果，另一方面可以进一步推动

多电平技术的研究和应用。

本次征文的范围基本涵盖了多电平

技术研究及主要应用领域的各个方面，

包括：!多电平变换器新型拓扑的研究；

"多电平变换器调制算法的研究；#多

电平逆变器功率器件应力平衡控制的研

究；$多电平逆变器输出谐波畸变、输出

共模电压、各功率开关负荷平衡的控制

及开关损耗控制等研究；%多电平变换

器故障诊断、可靠性研究与应用；&高压

大容量多电平工业应用装置，如高压大

容量变频传动装置、电力有源滤波装置

等应用。

征文得到了相关领域的专家学者的

大力支持和积极响应，并收到投稿论文

$"多篇。经过对稿件的评审，最终选取了

其中有代表性的论文%$篇。这些论文的

内容基本上包括了多电平变换器技术研

究的各个相关领域。

关于新型拓扑结构的研究应用方面，

有杨欣的论文“一种电流型三相五电平

拓扑及其控制策略实验研究”，陈继宗的

论文“级联型高压交E交矩阵变换器的

仿真研究”，以及尹忠刚的论文“一种

新型三相两桥臂对称三电平()*整

流器的研究”，这些论文提出了一些有意

思的结构并给出了各自的研究结果。

多电平()*控制算法一直是多电

平研究的重要内容，因此征文中这方面

的内容也较多。其中宋文祥、胡磊、周京

华、付超等人的论文针对不同的目的给

出了各自多电平空间矢量()*算法的

实现方法；严干贵的论文则提出了一种

针对电容悬浮层叠式且能够平衡电容电

压的多电平逆变器的()*控制算法；吴

春晖的论文“一种三电平特定消谐脉宽

调制的优化方法”以三电平配电网静止

无功补偿器应用为对象研究了一种特定

消谐算法F宋平岗的论文“三电平逆变器

4@3G()*的研究”则将同伦算法应用

于求解谐波消去法中开关角的计算。多

电平载波()*方法在对级联型拓扑和

二极管箝位型拓扑的控制应用中有自己

的特点，陶生桂、宁静的论文分别对此作

了分析，鲍建宇的论文“多载波()*技

术在新型三相分相控制式五电平<42中

的应用”则将其应用于电流型多电平变

换器的控制中。

卫三民、姜旭D李世平等论文对多电

平变换器中共模电压、输出谐波及死区

等问题进行了分析，并给出了解决方法。

还有尹忠东的论文“级联多电平动态电

压调节器的仿真与试验研究”，雷军的

论文“多相三电平逆变器—永磁同步电

机矢量控制系统研究”，以及赵莉的论文

“基于H4(的三电平直接转矩控制”则

研究了多电平变换器在电力系统和电机

调速等几个方面的应用。

总体上讲，本次专辑所收录的%$篇

论文基本上反映了目前国内多电平变换

器技术的研究现状。可以看出，我国学者

在多电平变换器研究领域取得了丰硕的

成果，为推动我国建设节约型社会作出

了贡献。但不能不指出的是，与国际水平

相比，我们在拓扑结构及控制方法等方

面的创新以及典型系统应用上，还有一

定差距。这也说明我们在该领域还需进

一步努力，作深入的研究。

此外，还有一些很好的论文，由于本

专辑篇幅所限就不能在这里刊出了，但

作者可以在参考修改意见的基础上进一

步向本刊或其他刊物投稿。

第I1卷第’期%""’年!"月

电力电子技术

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