多级高频逆变器电路图



PLECS 应用范例(19): 级联多电平逆变器（Cascaded Multilevel Inverter）

PLECS 应用范例(19): 级联多电平逆变器（Cascaded Multilevel Inverter）

概述

本演示展示了三相级联多单元逆变器，其中每个单元子模块包含一个全桥。三个独立相支路单元被实现为模块化串联全桥串，每个由隔离直流电源供电。输出电压电平阶跃，以产生2n+1电平（−Vdc和+Vdc），其中n是单元数。较高数量的串联单元使逆变器硬件及其控制设计复杂化，但可以显著减少谐波失真，因此需要在输出端进行滤波。这提供了组件、成本和性能之间有趣的权衡。

PLECS库包含功率模块块，这些模块对于模块化实现非常有用，便于扩展以在多电平变流器应用中创建多个电压电平，并且具有开关和平均实现。平均配置特别适合高开关频率的实时仿真，例如硬件在环测试。它还可以提高离线模拟的速度，因为内部开关的数量大大减少。

模型

2.1 电源电路（Power circuit）

该电路是一个多电平电压源逆变器（VSI），具有三个支路，每相一个，每个支路包含一个带有IGBT和反并联二极管的H桥布置。每座全桥可生产−Vdc，0 V，+Vdc，取决于开关方案。通过串联多个全桥，每个相位的总输出电压是所有全桥单元输出的总和，可以生成多电平PWM输出电压波形。由于H桥本质上是一个包括0 V状态的三电平逆变器，因此串联添加的每个单元提供具有两个附加电压电平的逆变器输出波形。

在这种情况下，使用IGBT全桥功率模块组件。该块有两种配置：一种是开关配置，其中理想开关代表半导体；另一种是平均配置，使用受控电压和电流源。功率模块还具有串联逆变器单元数量的参数设置。电源模块和控制器的实现使得可以在顶层配置电池的数量，而无需使用额外的布线或组件扩展模型。

每个全桥由理想直流电压源供电，该值等于总直流母线电压除以每相级联单元的数量。这些模块充电到相同的电压，但实际上，如果用电容器代替电压源而不使用额外供应，当模块平衡时，系统具有很强的可扩展性。三相星形连接RL负载有助于降低电流输出纹波。

栅极的输出频率为50 Hz，由调制器的参考波形指定。电流幅值由负载决定，电压波形的谐波含量受每个逆变器支路串联单元数量的影响。

2.2 控制

级联多电平逆变器最常见的调制方案使用相移载波脉宽调制（PSCPWM）。PSCPWM是一种多载波调制策略，其中每个串联连接的单元有一个三角形载波，每个相移180°/n（其中180°指的是开关周期，而不是输出端的相移）。将所有载波与两个正弦参考波形进行比较，两个正弦参考波形分别对应于全桥的每个支路，并且相移180°彼此之间。低压侧开关选通信号与高压侧开关的信号互补，因此直流母线不会短路。可配置的停滞时间也可以延迟每个支路中开关对之间的开关转换。

仿真

使用提供的模型运行模拟以查看信号。观察输出电压为±600 V范围内的阶跃电压，阶跃数为2n（n=电池数量），加上0 V时的额外电平。打开PLECS范围内的光标，并将增量时间宽度设置为电网频率的基本周期（50 Hz=0.02秒）。然后查看输出电压波形的总谐波失真（THD）。通过使用模型初始化命令窗口中的ncells变量增加串联单元的数量，您将注意到电压波形的THD降低。串联的电池数量必须为6个或更多，以将THD含量减少到例如10%左右。

示波器的第二个图使用滤波器块获得调制输出交流电压波形的移动平均值。通过选择开关周期的平均周期（0.1 ms），我们可以滤除高频调制并看到600 VAC波形。无论串联模块的数量如何，该平均值都是恒定的。

现在，将模型初始化命令窗口中的停滞时间值更改为切换周期的1%（0.01/fsw），并运行新的模拟。每个支路中开关转换之间的这种消隐时间的影响是，与没有任何死区时间的操作相比，输出处的失真增加，平均电压降低。使用示波器观察电压信号的总谐波失真度和均方根值的差异，有无该过渡延迟。

最后，将串联单元的数量增加到8个，并运行新的模拟。模拟现在需要更长的时间才能完成，因为当开关以更高的频率调制以产生更多的输出电压电平时，会发生更多的开关事件。通过在模型初始化命令窗口中将conf更改为2，将电源模块配置更改为平均实现，然后再次运行模拟。这将使模拟速度提高两倍以上，同时获得与开关配置完全相同的波形。如果进一步增加串联单元的数量，则使用平均配置的速度增加的效果会更加明显。平均实现正确地解释了死区时间，因此仍然可以研究这种影响。注意，使用平均配置可能需要额外考虑，例如电池之间的电流隔离，以及控制信号是逻辑值还是占空比值。

以下是仿真模型顶层示意图：

结论

在PLECS组件库的功率模块中使用隐式矢量化概念可以轻松实现多级拓扑，例如三相系统中的级联全桥。这样，只需要一个基本的全桥单元就可以对具有可变单元数的模块化结构进行建模。功率模块的另一个优点是集成的子循环平均实现，允许在不改变模型结构的情况下研究控制器设计的平均变流器操作。

光伏发电站逆变器输出电压等级

大型光伏电站一般采用多级升压模式（一般为两级），集中式逆变器交流输出电压一般为315V左右，组串式逆变器交流输出一般为380/400V左右，这么低的电压不可能直接并网发电。原因一：对于大型太阳能项目有很多逆变器，低压直接并网导致并网点特别多，不利于电能计量和电网的稳定；

原因二：对于MW级的太阳能项目，如果采用低压并网，电流特别大，不利于原则轻型的开关设备。

但是大型的并网太阳能项目并网电压一般选择110kV或者220kV，考虑到设备的制造水平和制造成本，不会采用一次直接升压。所以，就有了中压集电线路。一般来讲，中压集电线路的电压等级可以任意确定，但是要和国内现有配电系统的电压等级相匹配，比如10kV,24kV,35kV，这是为了方便设备选型和降低设备本身的生产成本，一般常用的是10kV和35kV。

具体采用10kV，还是35kV需要综合比较，总的来讲，集电电路选用35kV时，整个系统的电流会降低，导线截面会变小，而10kV和35kV系统绝缘的成本差不多，如果采用非环形集电线路，35kV系统一路可以汇集20~25MW，10kV系统只能汇集7~9MW，10kV集电线路系统电缆的长度会远远大于35kV集电线路系统。

所以，计及电缆敷设成本、电缆及电缆头的采购成本、中压开关柜的采购成本、无功补偿装置采购成本、运输和储存等因素，大型光伏发电系统的中压电压等级一般选用35kV，而不是10kV。10MWp以下的太阳能项目也有选用的10kV并网的，所以需要综合考虑各方面因素。

如何能够制作出一个12V变压为五万伏高压的升压器？

要制作出一个12V变压为五万伏高压的升压器，可以按照以下步骤进行：

一、逆变器部分

选择逆变器：首先，需要一个能够将12V直流电转换为200V220V交流电，且频率为40千赫的逆变器。这个逆变器的作用是将低电压直流电转换为适合高频变压器输入的高电压交流电。

二、高频变压器部分

选择高频变压器：接下来，需要一个能够将200V交流电升压到2000V的高频变压器。这个变压器的作用是将逆变器输出的电压进一步升高，为后续的倍压整流做准备。

三、倍压整流部分

构建倍压整流电路：经过高频变压器升压后的2000V交流电，需要通过一个25倍压的整流器进行整流。倍压整流电路能够将交流电转换为直流电，并通过多级电容和二极管实现电压的倍增。在这个例子中，25倍压的整流器可以将2000V的交流电转换为50000V的直流电。

四、注意事项

安全考虑：制作高压升压器时，务必注意安全问题。高压电可能对人体造成严重伤害，因此需要在专业人员的指导下进行操作，并严格遵守相关的安全规范和操作规程。元件选择：在选择逆变器、高频变压器和倍压整流电路中的元件时，需要确保其能够承受所需的高电压和高频率，以避免元件损坏或性能下降。绝缘处理：高压电路中的元件和线路需要进行良好的绝缘处理，以防止高压电泄漏或短路。

五、总结

通过上述步骤，可以制作出一个将12V电压升压到五万伏高压的升压器。但请注意，这个过程涉及到高压电和高频率，具有一定的风险性，建议在专业人员的指导下进行。同时，制作完成后需要进行严格的测试和验证，以确保升压器的性能和安全性符合要求。

高频微型逆变器用途 东安岩芯供

微型并网逆变器硬件部分主要由四部分构成，分别是主拓扑电路、信号调理电路、主控芯片及其控制电路、通信电路。主拓扑由输入输出滤波电路、交错反激电路、工频逆变电路、EMI电路组成，实现从光伏板的直流电输入到输出交流电流并入电网。微型光伏逆变器采用DSP作为主控芯片，通过驱动电路实现主拓扑的控制。主控芯将采集至的光伏发电状态信息电力线载波模块发送至智能监控单元，高频微型逆变器用途。智能监控单元接收到实时逆变器信息并通过GPRS发送到云数据中心。系统将微型逆变器作为重点环节，在提高光伏组件的发电量，高频微型逆变器用途，提高系统的安全性、可靠性的方面作为微型逆变器设计的重点逆变器软件设计主要包含对MTTP追踪控制、电网电压锁相环PLL。反激电路控制，高频微型逆变器用途、孤岛保护、故障检测、电力线载波通信等。逆变器全自动检测平台的工作原理是什么?高频微型逆变器用途

微型逆变器系统优势1.智能化系统、质量组件，做到精细监控，运维及时传统逆变器串联组件出现故障时无法明确故障及故障位置。而微型逆变器将智能化管理软件与通信功能相组合，明确监控获取到每个光伏组件的状态信息，零检测盲区，可及时发现问题，迅速定位故障点，做到不盲目、不延迟、不耽误。另外，每个微型逆变器与单个光伏电池集成在一起，即插即用，安装方便，系统扩展简便组件替换容易，有效保证系统正常、快速运转。2.环境适应性强，组件寿命长，杜绝组件热斑当有局部阴影或遮挡时，微型逆变器被遮挡的单个光伏模块降低输出并不会对系统其它的组件性能造成影响，弥补了传统逆变器被遮挡组件后影响整个系统发电量的不足。同时微型逆变器其它组件电流不经过被遮挡后发电率低的组件，避免了传统逆变器产生热斑的问题。高频微型逆变器用途太阳能发电系统中光伏并网逆变器与微型逆变器的区别.

新能源汽车的配置是电动机，和发动机相比比较大的区别就是，电动机的功率是恒定的，可以克服阻力所需要的转矩，及可获取该阻力下的比较高转速，电动机本身就自带变速箱的属性，因此不需要额外配备？所有新能源汽车都不需要变速箱吗？目前新能源汽车串联、纯电动、燃料电池目前多采用单级减速器，未来能耗要求提升，或发展为多级减速器；并联多采用现有自动变速箱进行改造或使用电驱动桥；混联多采用混动变速箱。总体来看，新能源汽车仍然需要变速箱，近年来出现了两挡变速器、同轴变速器、集成电子断开差速器的变速器、集成双离合器式差速器的变速器、电动机控制器变速器三合一总成、集成发动机电动机发电机的变速器等新型变速器。格特拉克（Getrag）两挡变速器，减速比分别为。与减速比为，两挡变速器的低速挡减速比设置为11-12，满足加速和爬坡性能，而且所需电动机比较大转矩可以降低；高速挡减速比设置为5-9，满足比较高车速要求，而且所需电动机比较高转速可以降低。电动机比较大转矩和比较高转速降低，可使得电动机小型化、轻量化。而且两挡变速器可使电动机较多地在比较好效率点运转，降低油耗。

三相型微型逆变器通常也为两级式，仍需升压环节，整体电路所需器件较多，成本较单相式逆变电路高。无升压环节的三相拓扑虽然效率较高，但目前应用对象为特定的大功率输出光伏面板，并不具备普遍性。如若引入升压环节，该类型拓扑和多级式拓扑类似，电路所需器件亦较多。由于微型逆变器多采用小容量的逆变器设计，其效率相对较低，而且成本较高。通过分析目前提出的微型逆变器结构可知，单级式微型逆变器由于结构简单，所需开关数目较少，成本相对于多级式逆变器较低，且效率相对较高，若能进一步改进功率解耦电路，同时引入软开关技术，使功率解耦电路和逆变器电路均工作在软开关状态，不仅能降低主电路的损耗，提高整体效率，还能减少器件的发热，进一步提升系统的可靠性，高效率低成本的单级式微型逆变器将更具吸引力。另外，影响微型逆变器可靠性的因素还有很多，当前对于提高微型逆变器工作寿命问题的研究主要集中在如何取代电路中电解电容这一方面，实际中微型逆变器的极端工作环境、封装、制作工艺等均会影响设备的可靠性。在微型逆变器设计中应综合考虑多方面的因素。逆变器的运行数据是如何出现在手机上？

微型逆变器RSMI-1200RSMI-1200智能微型逆变器（特点介绍）1、可以同时连接4块太阳能电池板并网发电；2、具有4路MPPT控制；3、额定输出功率为1200W；4、适合320W以下的太阳能电池板；5、适用于单相和三相并网发电6、直接安装在支架上；7、防水等级为IP65；8、设计寿命为25年。RSMI-1200：建议组件STC功率范围：180～320W；较大直流输入电压55V；直流启动电压：22V；MPPT电压范围：22V～45V；比较大直流输入电流：12A；单路较大输入功率：300W；过电压等级：Ⅱ；额定输出功率：1200W；较大输出电流：；较大输出功率：1250W逆变器输出功率为何达不到组件的额定功率？太阳能微型逆变器服务价格

“多机谐振”？ 微型光伏逆变器的认识误区。高频微型逆变器用途

具有功率解耦功能的微型逆变器拓扑目前提出微型逆变器拓扑类型多为单级式和多级式。传统采取电解电容的功率解耦方案可靠性低，而采取改善型功率解耦方案的微型逆变器具备更高的可靠性，是微型逆变器研究的趋势所在。主要对目前提出的微型逆变器电路中包含如上改善型功率解耦方案的微型逆变器拓扑进行研究[1]。单级式微型逆变器：单级式微型逆变器通过高频变压器，直接将光伏电池输出的直流电源变换为网侧交流电源，无需其他转换环节，结构上简单，但是控制比较复杂。目前针对单级式微型逆变器的研究多集中在反激式电路结构上，该类型逆变器所用器件少，成本低，可靠性高，适合应用于小功率场合[1]。有研究提出了一种具有解耦电路功能的拓扑结构。该拓扑在传统反激式逆变器的基础上引入功率解耦电路，将二倍频功率扰动通过解耦电路转移到解耦电容中，光伏电池输出侧需小容值电容滤去高频纹波。变压器漏感中的能量亦可通过解耦电路存储到解耦电容中。该方案首先将输入到激磁电感中的能量全部转移到解耦电容当中，之后通过脉宽调制策略控制开关管S1的导通和关断，能量传递到二次侧。解耦电路需要对全部的能量进行处理，功率损失严重，效率较低。高频微型逆变器用途

苏州东安岩芯能源科技股份有限公司是一家节能、电子、光伏、新能源、自动化、计算机软硬件的技术领域内的技术开发、技术咨询、技术转让、技术服务及相关产品的销售；售电服务；分布式发电项目的建设、管理及运营；太阳能光伏系统工程的设计、施工及维护；合同能源管理；从事货物及技术进出口业务。的公司，致力于发展为创新务实、诚实可信的企业。公司自创立以来，投身于微型逆变器，分布式光伏电站，户用太阳能发电，，是能源的主力军。东安岩芯不断开拓创新，追求出色，以技术为先导，以产品为平台，以应用为重点，以服务为保证，不断为客户创造更高价值，提供更优服务。东安岩芯始终关注自身，在风云变化的时代，对自身的建设毫不懈怠，高度的专注与执着使东安岩芯在行业的从容而自信。

单相逆变器的电路原理

单相逆变器的电路原理是通过功率半导体开关器件的开关作用，将直流电转化为交流电。以下是单相逆变器电路原理的详细解释：

核心原理：通过控制电路周期性地发送开关脉冲，驱动功率半导体开关器件交替导通和关断，再经变压器调整电压后，输出符合要求的交流电。

基本电路类型：

推挽式逆变电路：由两只共负极的功率开关和一个中心抽头变压器组成，两只功率开关交替工作，产生交流电。优点是控制简单，但效率较低，不适合高电压和感性负载。半桥式逆变电路：由开关管、储能电容和耦合变压器构成，通过交替切换开关管实现交流输出。此电路结构简单，适合高频逆变，但对电容容量要求高，成本增加。全桥式逆变电路：通过4只功率开关实现更稳定的交流输出，克服了推挽式的不足，但需要大功率变压器。在实际应用中，小功率逆变器多采用单级变换，大功率则采用多级电路结构。

技术进步：

随着高频开关技术和软开关技术的应用，逆变器的工作频率可达20kHz以上，提高了功率密度，降低了体积和重量。逆变效率可达90%以上，多采用3级电路结构，即先高频逆变，再升压整流，最后工频逆变为市电电压。

输出波形：

方波：简单便宜，但噪声大、效率低。阶梯波：噪音低、效率高，但波形有失真，不适于精密设备。正弦波：性能最好，但复杂昂贵，是光伏并网发电的理想选择。

斩波管为啥要两个igbt

斩波管采用两个IGBT的核心原因，在于通过协同控制实现高功率、高可靠性和精准调节的综合需求。

1. 提升功率处理能力：

单个IGBT的电压和电流承载能力有限，而两个IGBT通过串联或并联组合，可大幅提升整体耐压值和通流能力。例如在直流斩波电路中，串联设计能分担高压压力，而并联模式则可承载更大电流，满足大功率设备对电能的苛刻需求。

2. 增强系统冗余与可靠性：

双IGBT结构中若一个发生故障，另一个仍可维持基本运行，避免电路完全崩溃。这种设计在工业场景中尤为重要——例如钢铁厂的高压电机控制中，冗余设计可显著降低停机导致的生产损失风险。

3. 优化电信号波形质量：

通过精确控制两个IGBT的开关时序，能够减少电流突变和谐波干扰。在开关电源应用中，这一特性可有效提升输出电流的平滑度；而在电动汽车的电机驱动系统中，则能减少电磁噪音并提高能效。

4. 支持复杂电路拓扑结构：

双IGBT为实现半桥、全桥等多级电路提供了基础。例如在光伏逆变器中，全桥结构可灵活调整输出电压极性；而充电桩的DC/DC转换模块则依靠此结构实现高效的能量双向流动控制。

理解了提升功率的底层逻辑后，冗余设计的重要性也不容忽视。而在实际应用中，从波形优化到拓扑拓展的双重优势，进一步验证了双IGBT方案在性能与功能上的不可替代性。

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