（电力电子与电力传动专业论文）直流变换器的三电平拓扑及其控制.pdf

直流变换器的三电平拓扑及其控制 三电平拓扑变换，软开关，零电压开关，零电压零电流开关，脉宽调制，交错开关方 式，移相控制，最佳开关方式 塑塞堕窒堕墨查兰竖主堂焦塑苎 a b s t r a c t t 1 1 et h r e e l e v e l ( t l 、t o p o l o g yd e r i v a t i o ni sam e t h o dt or e d u c et h ev o l t a g es t r e s so f e a c hs w i t c hi nt h ec o n v e r t e rb yi n c r e a s i n gt h en u m b e ro fs w i t c h e s t h em a t h o da n di t s m o d i f i c a t i o nm a k et h ec o n v e r t e rh a v eh i g h e ri n p u tv o l t a g ea n d o rh i g h e ro u t p u tv o l t a g e ， a n dt h u sw i d e nt h ea p p l i c a t i o nr a n g eo f t h ec o n v e r t e r s e v e r a lt lc o n v e r t e r sa r ec l a s s i f i e df r o mp a p e r so fr e c e n ty e a r s ，t h eb a s i cm e t h o do f t l t o p o l o g yd e r i v a t i o ni so b t a i n e d ，w h i c hc a l lb eu s e dt o d e d u c et h eo t h e rk i n d so ft l t o p o l o g i e s t h ea n a l y s i sr e v e a l st h a ts i n g l e s w i t c hc o n v e r t e rc a nn o tb ec o n v e r t e di n t ot l t o p o l o g yb yt h eb a s i cm e t h o db e c a u s eo fi t sa s y m m e t r y u s i n gt h em o d i f i e dm e t h o d ，6 k i n d so ft l t o p o l o g i e so fs i n g l e s w i t c hc o n v e r t e ra r eo b t a i n e d t h ed e e pr e s e a r c hr e v e a l s t h a tt h e s et lt o p o l o g i e sc a nh a v el e s sv a l u eo ft h ei n d u c t o r b yu s i n gi n t e r l e a v i n g m o d u l a t i o ns t r a t e g yc o m p a r e dw i t hc o n v e n t i o n a lm o d u l a t i o n s t r a t e g yo n t h ec o n d i t i o nt h a t t h ec u r r e n t r i p p l e o f t h ei n d u c t o ra r et h es a m e s o m ed r a w b a c k ss u c ha sh i g hv o l t a g es t r e s s ，d i f f i c u l t yo fr e a l i z i n gs o f t s w i t c h i n g ， a n dm a g n e t i ca b e r r a t i o nw e r e p r e s e n t e di nt h ec o n v e n t i o n a lp u s h - p u l lc o n v e r t e r t h ep u s h p u l lt l c o n v e r t e rc a nb ed e d u c e d b yu s i n gt h eb a s i ct lt o p o l o g yd e r i v a t i o na n db ys p e c i a l d e r i v a t i o no n l yu s e di nt h i st o p o l o g y , i n w h i c h ，t h ev o l t a g es t r e s so f e a c hs w i t c h e si si n p u t v o l t a g e t h es c h e m eo fr e a l i z i n gs o f t s w i t c h i n g c a r lb ef o u n d ，a tt h es a m et i m e ，t h e c o n c e p t so ft h el e a d i n gs w i t c h e sa n dt h el a g g i n gs w i t c h e sa r ep r e s e n t e d t w ok i n d so f s o f t - s w i t c h i n gm e t h o d s ，z e r o v o l t a g e s w i t c h i n g ( z v s ) a n dz e r o v o l t a g ea n dz e r o - c u r r e n t s w i t c h i n g ( z v z c s ) ，c a nb ec l a s s i f i e do n t h eb a s eo f r e a l i z i n gs o f t - s w i t c h i n go f t h el a g g i n g s w i t c h e s t h e s em e t h o d sa l lc a nb eu s e dt os o l v et h e m a g n e t i c a b e r r a t i o ni nt i l e c o n v e n t i o n a lp u s h p u l lc o n v e r t e n i nd c d cc o n v e r t e r sa b o r eaf e w k i l o w a t t s ，t h ez v sf u l l b r i d g e ( f b ) c o n v e r t e ri sa p r e f e r r e dt o p o l o g y i t sm a i na d v a n t a g e sa r es o f t - s w i t c h i n gw h i l eo p e r a t i n ga t c o n s t a n t s w i t c h i n gf r e q u e n c ya n das i m p l ec o n t r 0 1 i no r d e rt ob ea p p l i e du n d e rm o r eh i 曲v o l t a g e ， t h ef bc o n v e r t e rc a na l s ob ec o n v e r t e dt ot lt o p o l o g y u s i n gt h eb a s i ct l t o p o l o g y d e r i v a t i o nm e t h o d ，f bt lc o n v e r t e rc a nb ed e d u c e d w i t ht h ei n c r e a s eo ft h es w i t c h e s ， m o r em o d u l a t i o ns t r a t e g i e so ft h ef bt lc o n v e r e rc a nb e p r e s e n t e d w i t ht h eb e s t m o d u l a t i o ns t r a t e g yw h i c hw a sf o u n do nc o n d i t i o nt h a ti tm u s th a v e l a r g e s te n e r g yt r a n s f e r r a t i o ，s m a l l e s tc u r r e n tr i p p l eo ft h ei n d u c t o r , a n dr e a l i z i n gz v so fe a c hs w i t c h e s ，t h e c o n v e r t e ro v e r c o m e st h ed r a w b a c k s p r e s e n t e db y t h ec o n v e n t i o n a lz v sf b c o n v e r t e r ，s u c h a sh i g hv o l t a g es t r e s so fe a c hs w i t c h e s ，l a r g ec u r r e n tr i p p l eo ft h ei n d u c t o r , a n ds e v e r e p a r a s i t i cr i n g i n g o nt h er e c t i f i e rd i o d e s ，s oi tc a ng e th i g h e r e f f i c i e n c y , f a s t e rr e s p o n ds p e e d ， a n dw i d e ra p p l i c a t i o na r e a t h eo p e r a t i o np r i n c i p l eo ft h ep r o p o s e dc o n v e r t e ri sa n a l y z e d a n dv e r i f i e db ya3 kw 5 0 k h z e x p e r i m e n t a lp r o t o t y p e e x p e r i m e n t sa n d r e s e a r c hr e s u l t ss h o wt h a tt h es c h e m eo ft h et l t o p o l o g yd e f i v a t i o n i s r e a s o n a b l e ，a d j u s t e d m o d u l a t i o n s t r a t e g y m a k e ss o m eo t h e rs e v e r e p r o b l e m s i n c o n v e n t i o n a lt o p o l o g i e se a s yt os o l v eo rm a k e st 1 1 ec o n v e r t e rm o r c c o m p e t i t i v e 直流变换器的三电平拓扑及其控制 k e yw o r d s ：d c d cc o n v e r t e r , h a l f - b r i d g ec o n v e r t e r ，s i n g l e - s w i m hc o n v e r t e r ，p u s h p u l l c o n v e r t e lf u l l b r i d g ec o n v e r t e gt h r e e l e v e l ，t h r e e l e v e lt o p o l o g yd e r i v a t i o n ，s o f t s w i t c h i n g ， z e r o v o l t a g e s w i t c h i n g ，z e r o - v o l t a g e a n d z e r o c u r r e n t - s w i t c h i n g ，p w m ，i n t e r l e a v i n g m o d u l a t i o n s t r a t e g y , p h a s e s h i f tm o d u l a t i o ns t r a t e g y , t h eb e s tm o d u l a t i o ns t r a t e g y 承诺书 本人声明所呈交的博士学位论文是本人在导师指导下进行 的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。 本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本承诺书) 日期：2 0 0 3 年5 月 南京航空航天大学博士学位论文 第一章绪论 电力电子技术的发展离不开功率器件的发展。1 9 7 0 年后各种高速、全控型功率 器件先后问世，为各种电路拓扑的研究提供了基础。 本课题研究的内容是三电平直流变换器( t h r e e l e v e lc o n v e r e l 以下简称为t l 变换器) ，其概念及思想方法是从三电平逆变器( t h r e e l e v e li n v e r t e r , 以下简称为t l 逆变器) 中延伸过来的。 1 1t l 逆变器的提出 在矿业生产中，需要高压电机才能实现超大功率的电力箍动，这种高压电机的电 压达2 3 k v 甚至更高，在研制为这种高压电机供电的变频器时遇到的首要问题就是 开关管电压应力过高，很难选用合适的开关器件，如何降低开关管的电压应力就成了 要解决的首要任务。 1 9 8 1 年a k i r a n a b a e 教授在研究逆变器输出谐波含量时发现了一种降低开关管电 压应力的方法。为了降低输出谐波含量，他提出了一种中点筘位脉宽调制逆变器 ( n e u t r a l p o i n t - c l a m p e dp w m i n v e r t e r 以下简称为n p c 逆变器) ，如图1 1 所示。 这种逆变器将开关管从传统逆变器中的6 只增加到1 2 只，分为两袢；6 只主开关管 ( q 1 1 、q 2 l 、q 3 l 、q 1 4 、q 2 4 、q 3 4 ) 、6 只辅开关管( q 1 2 、9 2 2 、q 3 2 、q 1 3 、q 扔、q 3 3 ) ， 其中主开关管用于脉宽调制，辅开关管用于把输出端电压箝在中点电位。由于该逆变 器把传统逆变器对相电压的双极型调制变成了单极型调制，因此它可以大幅降低输出 电压的谐波含量。 同时，文中也给出了另外一个结论；与传统逆变器相比，在输入电压相同的情况 下，n p c 逆变器开关管的电压应力是原来的一半。该逆变器有1 2 只开关管，雨传统 逆变器只有6 只，所以通过调节设计参数该变换器有能力将输出功率提高到传统逆变 器的两倍。这种优势非常明显，该文中降低开关管电压应力的观点很快就成为研制高 直流变换器的三电平拓扑及其控制 压变频器的思路之一 2 1 【9 1 。 由于传统逆变器输出相电压只有+ 2 和一2 两种电平，而n p c 逆变器输出 相电压有+ 2 ，0 ，一2 三神电平，所以后来人们把这种逆变器也称为三电平( t l ) 逆变器。 1 2t l 变换器的提出、发展及国内外研究现状 近年来随着对电力电子技术的深入研究，人们对使用市电的功率变换装置的用电 质量提出了越来越严格的要求。国际电工委员会已经制定了标准i e c 6 1 0 0 0 3 2 ，对谐 波含量进行限制。这样电气装置就有必要采用功率因数校正技术( p o w e rf a c t o r c o r r e c t i o n ，p v c ) 。三相p f c 变换器的输出直流电压一般为7 0 0 - - 8 0 0 v d c ，甚至会高 达1 0 0 0 v d c 。若在整流器中使用三相p f c 变换器，就会使得后级直流变换器中开关 管的电压应力增高。 1 2 1 t l 变换器的提出 为了降低直流变换器中开关管的电压应力，文献【1 0 参考n p c 逆变器，提出一 种直流变换器，如图1 2 所示。它最突出的特点是开关管的电压应力是零电压开关 p w m 全桥直流交换器( z v s p w l v l f b c o n v e r t e r ) 中开关管电压应力的一半，只有输入 电源电压的1 2 ；除此以外它还具有z v sp w mf bc o n v e r t e r 所有的优点：可以在脉 宽调制下实现z v s 、变换效率高、开关频率恒定等等。 由于该变换器中q l 、q 2 、q 3 、q 4 、d 5 、d 6 组成的桥臂与n p c 逆变器中的桥臂 结构相同，因此文中称之为t l 桥臂，并称该变换器为z v sp w mt l 变换器。 1 2 2 t l 变换器的发展 图1 2 所示的变换器虽然具有很多优点，但是也有缺陷： i )轻载时开关管实现z v s 较为困难。若要开关管在宽负载范围内实现z v s ， 2 图1 2z v s p w m t l 变换器 童室塾窒塾墨盔堂量主堂垡丝塞 需要加大谐振电感，这样会带来更大的占空比丢失； i i ) 在每只开关管的关断过程中，该开关管结电容与其它处于关断状态的开关管 结电容同时参与谐振，难以优化设计参数； i i i ) 谐振电感与整流二极管结电容谐振，造成整流二极管上的电压尖峰。 文献 1 1 【1 7 】研究了在电路中通过增加辅助网络可以使开关管在宽负载范围 内使开关管实现z v s ，解决上述第一个问题。以文献f 1 1 】为例，图1 _ 3 绘出了该文献 提出的辅助网络，该变换器可以通过辅助电感厶和辅助电容巳l 、g 2 来增强该变换 器实现开关管z v s 的能力。 文献 1 8 2 3 在电路中增加飞跨电容( f l y i n gc a p a c i t o r ) c s s 来实现开关管之间的 解耦。以文献【1 9 】为例，如图1 4 所示：加入了飞跨电容，使得变换器在开关过程中 不会同时有超过两只开关管的结电容参与谐振，从而该变换器可以像全桥直流变换器 那样实现移相控制，同时开关管实现z v s ：t l 桥臂中外面的两只开关管主要使用滤 波电感的能量实现z v s ，较为容易：中间的两只开关管只能使用谐振电感的能量实 现z v s ，稍为困难。 图1 3 增加辅助网络的z v sp w mt l 变换器 f 近】 i 缪， 图1 4 增加飞跨电容的z v st l 变换器 3 直流变换器的三电平拓扑及其控制 针对中间的两只开关管稍难实现z v s ，文献 2 1 】提出一种z v z c st l 变换器， 外面的两只开关管实现z v s ，中间两只开关管实现z c s 。变换器中增加了辅助电路 用来实现原边电流的复位，以便于中间两只开关管实现z c s 。如图1 5 所示。 在以上提及的文献中仅仅是针对具体电路中出现的某些问题提出解决方案，并没 有系统地对t l 变换器进行分析研究。文献【2 4 】在总结上述文献的基础上，系统地提 出了t l 变换器的一族共9 种p w m 控制方式，将这9 种p w m 控制方式根据每对开 关管( 上面为一对，下面为一对) 的关断情况分为两类，一类是两只开关管同时关断， 一类是两只开关管的关断时间相互错开，一只先关断，另只后关断，从而引入超前 管和滞后管的概念，指出超前管只能实现z v s ，滞后管在不同的0 状态工作模式下 可以实现z v s 或z c s ，因此将软开关p w m t l 变换器归纳为z v s 和z v z c s 两类， 并分别指出适合它们的控制策略。 在文献 2 4 】的基础上，文献 2 5 】提出了一种新型z v z c sp w mt l 变换器，如图 1 6 所示。该变换器使用阻断电容。来实现在0 状态时将原边电流减小到零；由于阻 断电容的电压会使原边电流在0 状态时反向流动，不利于滞后管实现z c s 关断，因 4 r 丌 赢谓 丰c sil j - 鹏 1h o 图1 5z v z c s t l 变换器 蕾 c ，上 t 1 文 图1 6 一种新型z v z c sp w m t l 变换器 南京航空航天大学博士学位论文 此又加入了阻断二极管d 7 、风来实现将原边电流保持为零，不会反向流动，为滞后 管提供z c s 条件。 前文中提到z v sp w mt l 变换器由于加入了谐振电感，在开关过程中会产生该 电感与整流二极管结电容谐振，从而造成整流二极管上的电压尖峰。为消除该电压尖 峰，文献 2 6 】提出了加箝位二极管的z v sp w mt l 变换器，如图i 7 所示。该变换 器加入了筘位二极管d ，、d 8 ，在开关过程中谐振电感中的电流通过这两个箝位二极 管流动，自身构成回路，不再与整流二极管结电容谐振，从而消除了整流二极管上的 电压尖峰。 该变换器可以进一步简化【27 1 ，如图1 7 中虚线所示，可以去掉d 5 、d 6 两只二极 管，交换器仍然可以正常工作，同样可以消除整流管上的电压振荡和电压尖峰。 文献 2 8 提出了一种倍流整流z v sp w mt l 变换器，它是利用输出滤波电感的 能量可以在很宽的负载范围内实现开关管z v s ，并使整流二极管自然换流从而避免 了反向恢复造成的振荡和电压尖峰，同时由于不需要加入谐振电感，变压器本身漏感 较小不会出现占空比丢失现象。如图1 8 所示。 芒一c f d 渤 t 1 童 图1 7 加箝位二极管的z v sp w m t l 变换器及其简化型 k c 7 朝 圈1 8 倍流整流z v sp w m t l 变换器 5 直流变换器的三电平拓扑及其控制 1 2 3t l 变换器的推导过程 仔细研究上述t l 变换器中变压器原边的主电路，发现它们实质上是半桥直流变 换器的拓扑变换，可以这样来理解它的推导过程： i )为了解决开关管电压应力高的问题，首先要找到开关管电压应力的来源。在 半桥直流变换器中，开关管的电压应力大小等于输入电源电压，来源即是输 入电源； i i ) 将输入电源电压均分为大小相等的两份。这在半桥直流变换器中已经具备： 两只电容已经将输入电压均分； i i i ) 将两只开关管的每一只分别用两只串联的开关管代替，这样两只开关管的电 压应力之和就是原来一只开关管的电压应力； i v ) 分别加入箝位二极管d 5 、d 6 ，使相互串联的两只开关管的电压应力保持均 衡： 这样就得到了上述t l 变换器的拓扑结构。可以称该推导过程为半桥直流变换器 的t l 拓扑变换过程，并在下文中改称该变换器为半桥t l 变换器。 1 2 4 国内外对t l 变换器的研究现状 从半桥直流变换器的t l 拓扑变换过程很容易就联想到其它直流变换器也可能有 类似的拓扑变换过程。事实也是如此。 文献 2 9 基于b u c k 变换器首先提出了一种b u c kt l 变换器，如图1 9 所示。在 此基础上，又提出了b u c k 四电平变换器、b u c k 多电平变换器( m u l t i l e v e lc o n v e r t e r , 以下简称为m l 变换器) 。该文中还提出了一种适合b u c k 四电平变换器的控制策略。 文献 3 0 3 3 】也讨论了b u c k t l 变换器，并提到了适合它的控制策略。但是，这些 文献中都没有详细分析b u c kt l 变换器的实质是b u c k 直流变换器的t l 拓扑变换， 也没有仔细论证所提出的控制策略针对b u c kt l 变换器是否已经最佳。 文献 3 4 】基于b o o s t 变换器提出了一种b o o s tt l 变换器，如图1 1 0 所示。同时 给出了一种控制策略，并在该控制策略下，大大减小了电感的设计值。文献【3 5 4 0 也讨论了该变换器。但是，这些文献也没有详细分析b o o s tt l 变换器的拓扑变换实 质，同样也没有论证电感电流脉动的减小与控制策略的关系。 文献 4 l 】在b o o s t 型三相三管t l 整流电路的基础上，基于s e p i c 交换器提出了 s e p i e 型三相三管t l 商功率因数整流电路，其中的个单元如图1 1 l 所示；基于c u k 6 - 一 阿d i f v , d 2 op , u ：i j “ f 冀：2 【d 2 图1 9b u c k t l 变换器图1 1 0b o o s t t l 变换器 南京航空航天大学博士学位论文 变换器提出了c u k 型三相三管t l 高功率因数整流电路，其中的一个单元如图1 1 2 所示。这两种t l 变换器由于都只有一只开关管，它们只能使得输出为三电平而不能 使得开关管的电压应力降低，同样无法调整控制策略来减小滤波器大小。该文献中同 样没有分析这两种t l 变换器的拓扑来源。 文献【4 2 提出了一种推挽t l 逆变器，如图1 1 3 所示。该逆变器仅仅可以降低开 关管的电压应力，无法通过调整控制策略来实现开关管的软开关。 文献 4 3 】提到了混合m l 开关变换器，如图1 1 4 所示。其实它是两个全桥t l 变换器的组合。但是该文献中并没有对每个全桥t l 变换器进行拓扑分析，更没有针 对该变换器寻找最佳开关方式。文献 4 4 4 5 也提到了全桥t l 变换器的部分结构， 如t l 桥臂，同样也没有对拓扑变换和控制策略进行分析论证。 文献【4 6 】总结了t l 拓扑变换的思想，提出了阳极单元、阴极单元等两种基本 t l 单元，将这两种单元放置到其它几种直流变换器中，得到了一系列的t l 变换器。 h 、r 、一 0 了 地 t ll _ l l 2 丁r - ，、一_ y 、一 ! h i t r 、一、l 图1 1 1 s e p i c 型三相三管t l 高功率因数图1 1 2 c u k 型三相三管t l 高功率因数 整流电路的一个单元 整流电路的一个单元 曰 图11 3 推挽t l 逆变器 图1 1 4 混合多电平开关变换器 7 直流变换器的三电平拓扑及其控制 随着研究的深入，t l 技术的研究范围也在扩大，文献【4 7 7 6 l 将t l 技术及其衍生 出的m l 技术推广到各种三相或单相整流器、两象限及双向变换器等，并应用于各个 领域。 1 3 本课题的研究内容及意义 1 3 1 研究内容 本课题是国家自然科学基金项目( 5 0 1 7 7 0 1 3 ) ，也是台达电力电子科教发展基金项 目( 2 0 0 1 o 在分析半桥t l 变换器的基础上，本文提出t l 拓扑变换的思路并将该思路应用 到单管直流变换器、推挽直流变换器、全桥直流变换器中，推出上述变换器的t l 拓 扑；并分析适合这些t l 拓扑的开关方式及控制策略，指出电感电流脉动与控制方式 之间的关系，从而可以调整控制策略最大限度也减小电感设计值；同时通过对控制策 略的分析给出其实现软开关的控制方式。 内容主要分为三个方面； i )针对单管直流变换器，首先给出6 种单管直流变换器的t l 拓扑变换过程； 然后对其t l 拓扑结构的开关方式进行探讨，分析移相角对变换器的影响、 电感电流脉动最小时的移相角、输出电压与移相角的关系等三个问题；最后 针对每一种变换器分析其在交错开关方式下的优势。 i i ) 针对推挽直流交换器，首先给出其t l 拓扑变换；然后依次分析该变换器的 p w m 控制策略、超前管和滞后管的软开关实现；随后依据实现软开关方式 的不同，分析z v z c s p w m 推挽t l 变换器和z v s p w m 推挽t l 变换器， 针对后者变换器中谐振电感与整流二极管结电容谐振引起的电压尖峰，指出 改进措施带有箝位二极管的z v s 推挽t l 交换器。并分析其工作过程。 i i i ) 针对全桥直流变换器，首先也给出其t l 拓扑变换；随后在给出的约束条件 下寻找到该变换器的最佳开关方式，并分析在该方式下变换器实现软开关的 类型；然后仔细分析z v s 全桥t l 变换器的工作过程，并根据谐振电感与整 流二极管结电容谐振引起的电压尖峰，提出并分析可消除该电压尖峰的带有 箝位电路的z v s 全桥t l 变换器。 1 3 2 研究意义 单管直流变换器没有电气隔离，结构简单，在中小功率的开关电源中应用较多， 其t l 拓扑变换过程值得探讨；其电感有可能在新的控制策略下得到进一步减小。对 单管直流变换器t l 拓扑变换的研究，可以使开关管的电压应力降低一半，采用交错 开关方式后，电感电流脉动最大值可以大幅减小。这样就可以拓宽该变换器的应用场 合，降低滤波器的尺寸。 推挽直流变换器由于结构简单，在需要隔离的中小功率开关电源中也经常用到。 8 南京航空航天大学博士学位论文 但该变换器也存在一些诸如开关管电压应力高、容易出现偏磁现象、很难实现软开关 等问题使得其应用受到限制。若能对该变换器进行t l 拓扑变换并假以新的控制策略， 就可以解决该变换器存在的一些问题，拓宽变换器的应用范围。对推挽直流变换器 t l 拓扑变换的研究，同样可以使开关管的电压应力降低一半，同时可以实现开关管 的软开关，改善开关管的工作条件，从而也可以拓宽该变换器的应用场合。 全桥直流变换器中开关管的电压应力为输入电源电压，与推挽直流变换器开关管 相比电压应力降低了一半，这种结构上的优势可以使它的输入电源电压较高，变换效 率也相对可以更高，所以这种变换器在中大功率的开关电源中应用较多。若能对它进 行t l 拓扑变换，无疑可以使之工作在输入电压更高的场合，变换效率可以更高，进 一步拓宽它的应用范围。对全桥直流变换器t l 拓扑变换的研究，同样可以使开关管 的电压应力降低一半，同时寻找到的最佳开关方式可以使滤波电感电流脉动降到最 低。这样就可以使该变换器工作在输入电压更高的场合，同时可以降低滤波器的尺寸。 1 4 小结 本章首先概述了t l 逆变器、半桥t l 变换器的提出和发展，讨论了半桥t l 变 换器的拓扑变换实质；然后介绍了国内外对t l 变换器的研究现状、课题来源及本文 研究的内容；最后指出了该课题的理论及实际意义。 参考文献 【1 】a k i r an a b a e ，i s a ot a k a h a s h i ，a n dh i r o f u m ia k a g i ，“an e wn e u t r a l - p o i n tc l a m p e d p w m i n v e r t e r , ”i e e et r a n s a c t i o n so ni n d u s t r ya p p l i c a t i o n s ，v 0 1 i a 一17 ，n o 5 ，s e p 1 9 8 1 ，p p 5 1 8 5 2 3 2 】rc c o l e s ，m f r a c c h i a ，r j h i l l ，ep o z z o b o n ，a n dgs c i u t t o ，“m o d e l l i n ga n d s i m u l a t i o no f s u p p l yc u r r e n ti n t e r f e r e n c ei nt r a c t i o ns y s t e m sa r i s i n gf r o m m u l t i l e v e l c o n v e r t e r si nh i g h - p o w e rl o c o m o t i v ed r i v e s ，f i f t he u r o p e a nc o n f e r e n c eo np o w e r e l e c t r o n i c sa n d a p p l i c a t i o n s ，1 9 9 3 ，p p 2 4 2 8v 0 1 7 【3 x i a o m i n gy u a n ，g u n t h a r do r g l m e i s t e r , a n dw i l l im e r k ，“m a n a g i n gt h ed cl i n k n e u t r a lp o t e n t i a lo ft h et h r e e - p h a s e f o u r - w i r en e u t r a l p o i n t c l a m p e d ( n p c ) i n v e r t e r i nf a c t s a p p l i c a t i o n ，”i e e ei e c o n ，1 9 9 9 ，p p 5 7 1 5 7 6 4 k a c o r z i n e ，s d s u d h o 噩a n dc a w h i t c o m b ，“p e r f o r m a n c ec h a r a c t e r i s t i c so f a c a s c a d e dt w o l e v e lc o n v e r t e r , ”i e e et r a n s a c t i o no ne n e r g yc o n v e r s i o n ，v 0 1 1 4 ， s e p t 1 9 9 9 ，p p 4 3 3 4 3 9 5 】 y o - h a nl e e ，d o n g h y u nk i m ，a n dd o n g s e o kh y u n ，“c a r r i e rb a s e ds v p w m m e t h o df o rm u l t i l e v e l s y s t e mw i t hr e d u c e dh d f , i e e ei n d u s t r ya p p l i c a t i o n s c o n f e r e n c e ，2 0 0 0 ，p p 1 9 9 6 2 0 0 3 6 k e i t ha c o r z i n e ，“ah y s t e r e s i sc u r r e n t r e g u l a t e dc o n t r o lf o rm u l t i l e v e ld r i v e s ，” i e e et r a n s a c t i o no n e n e r g yc o n v e r s i o n ，v 0 1 1 5 ，j u n e2 0 0 0 ，p p 1 6 9 1 7 5 7 】b o r - r e nl i n ， a n a l y s i sa n di m p l e m e n t a t i o no f a t h r e e l e v e lp w m r e c t i f i e r i n v e r t e r , ” 9 直流变换器的三电平拓扑及其控制 i e e et r a n s a c t i o n so na e r o s p a c ea n de l e c t r o n i c s y s t e m s ，v 0 1 3 6 ，j u l y2 0 0 0 ，p p 9 4 8 9 5 6 8 】p e t e rk s t e i m e r , a n dm a d h a vd m a n j r e k a r , “p r a c t i c a lm e d i u mv o l t a g ec o n v e n e r t o p o l o g i e sf o rh i g hp o w e ra p p l i c a t i o n s ，”i e e ei a s ，2 0 0 1 ，p p + 1 7 2 3 1 7 3 0 9 】a n n e t t ev o nj o u a l m e ，s h a o a nd a i ，a n dh a o r a nz h a n g ，“as i m p l em e t h o df o rb a l a n c i n g t h ed c - l i n k v o l t a g eo f t h r e e l e v e li n v e r t e m ，”i e e ep e s c ，2 0 0 1 ，p p 1 3 4 1 1 3 4 5 1 0 j o s er e n e sp i n h e i r o ，a n di v ob a r b i ，“t h et h r e e 。l e v e lz v s p w md c t o d cc o n v e r _ t e r , ”i e e et r a n s a c t i o n so np o w e r e l e c t r o n i c s ，v 0 1 8 ，n o 4 ，o c t 1 9 9 3 ，p p 4 8 6 4 9 2 【1 1 】j o s er e n e sp i n h e i r o ，a n di v ob a r n ，“w i d el o a dr a n g et h r e e l e v e lz v s p w md c t o d c c o n v e r t e r ，”i e e ep e s c ，1 9 9 3 ，p p 1 7 1 1 7 7 1 2 】j o s er e n e sp i n h e i r o ，a n di v ob a r b i ，“a ni m p r o v e dt l z v s p w md c 国cc o n v e r - t e r , ”i e e ea p e c ，1 9 9 5 ，p p 9 0 7 9 1 2 1 3 】j o s er e n e sp i n h e i r o ，a n di v ob a r b i ，“t h r e e 1 e v e l z e r o v o l t a g e s w i t c h i n gp w m d c - d c c o n v e r t e r s a c o m p a r i s o n ，”i e e e p e s c ，1 9 9 5 ，p p 9 1 4 9 1 9 1 4 】i n h os o n g ，s a n g - b o n gy o o ，b u m s e e ks u b ，a n dd o n g - s e e kh y u n ，“an o v e lt h r e e 1 e v e lz v sp w mi n v e r t e rt o p o l o g yf o r h i 曲一v o l t a g ed c d cc o n v e r s i o n s y s t e m s w i t h b a l a n c e d v o l t a g es h a r i n ga n dw i d e r l o a dr a n g e ，”i e e e 队s ，1 9 9 6 ，p p 9 7 3 9 7 9 15 】e d u a r d od e s c h a m p s ，a n di v ob a r b i ，“an e wd c - t o d cz v sp w mc o n v e r t e rf o r h i g hi n p u tv o l t a g ea p p l i c a t i o n s ，”i e e ep e s c ，1 9 9 8 ，p p 9 6 7 9 7 2 【1 6 】e d u a r d od e s c h a m p s ，a n di v ob a r n ，“ac o m p a r i s o na m o n gt h r e e 1 e v e lz v s p w m i s o l a t e dd c t o d cc o n v e r t e r s ，”t e e ei e c o n ，1 9 9 8 。p p 1 0 2 4 1 0 2 9 【1 7 】p e t e rm b a r b o s a ，f r a n c i s c oc a n a l e s ，j o s em b u r d i o ，a n df r e dc l e e “at h r e e 一 1 e v e i j s o l a t e dp o w e rf a c t o rc o i t e c d o nc i r c u i tw i t hz e r ov o l t a g es w i t c h i n g ”i e e e p e s c ，2