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级联H桥型变流器技术概述
资料介绍
级联H桥型(Cascaded H-Bridge, CHB)变流器是一种多电平功率变换拓扑结构,通过将多个H桥功率单元串联连接,实现高压大容量电能转换。其模块化设计和优良的输出波形特性,使其在中高压变频调速、新能源并网、储能系统等领域得到广泛应用。
一、基本拓扑结构
1.1 单相CHB拓扑
单相CHB变流器由N个结构相同的H桥功率单元串联组成,每个H桥单元包含4个功率开关器件(如IGBT)和一个独立直流电源。单个H桥单元可输出+Udc、0、-Udc三种电平,N个单元串联后理论输出电平数为2N+1级。
1.2 三相CHB拓扑
三相CHB系统由三个独立的单相CHB模块组成,分别对应A、B、C三相。各相单元数量可根据电压等级灵活配置,通常采用星形或三角形连接方式接入电网。
二、工作原理
2.1 电平合成机制
通过控制各H桥单元的开关状态组合,实现多电平阶梯波输出。以N=3为例,可输出7电平波形(-3Udc至+3Udc)。采用载波移相脉宽调制(CPS-PWM)技术,可使输出电压谐波含量显著降低,等效开关频率提升N倍。
2.2 功率平衡控制
当各H桥单元直流侧电源独立时(如光伏阵列),需通过均压控制策略维持各单元电压平衡。常用方法包括:
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