多電平變換器拓撲結構綜述及展望

李永東　徐杰彥　楊涵棣　程志江　石坤宏　許烈

摘 要：多電平變換器具有輸出諧波小、dv/dt小、器件電壓應力小等優(yōu)點，廣泛應用于電力系統(tǒng)、電力傳動等高壓大容量電能變換場合。該文對多電平拓撲結構進行分析總結，為構造滿足不同應用場合、不同特點的多電平變換器提供思路。文章首先從基本單元分析法出發(fā)，得出了多電平電路的具體實現(xiàn)方式，然后系統(tǒng)地介紹幾種典型多電平變換器的拓撲結構和工作原理，再分別從不同的拓撲結構出發(fā)，回顧國內(nèi)外最新研究進展，分析多電平拓撲結構的發(fā)展趨勢，并且指出多電平變換器在新拓撲結構、軟開關技術上的重要發(fā)展方向，為多電平拓撲結構的發(fā)展提供了新思路。

關鍵詞：多電平變換器;高壓大容量;電能變換;基本單元分析法;拓撲結構;軟開關

DOI：10.15938/j.emc.2020.09.001

中圖分類號：TM 464

文獻標志碼：A

文章編號：1007-449X（2020）09-0001-12

Overview and prospect of multilevel converter topology

LI Yong-dong1， XU Jie-yan2， YANG Han-di3， CHENG Zhi-jiang3， SHI Kun-hong3， XU Lie1

（1. Advanced Electric Power Transformation and Research Center， Tsinghua University， Beijing 100084， China; 2.State Grid Integrated Energy Planning and D&R Institute， Beijing 100052， China; 3.Engineering Research Center of Ministry of Education for Renewable Energy Generation and Grid Connection Technology， Xinjiang University， Urumqi 830047， China）

Abstract：

The multilevel converter has advantages of small output harmonics， small dv/dt and small voltage stress of the device. It is widely used in power system， power transmission and other high voltage large capacity power conversion occasions. The multilevel topology structure were analyzed and summarized， and ideas for constructing multilevel converters that meet different applications and different characteristics were provided. The basic unit analysis method was proposed and the implementation of multilevel circuits was derived. The topology and working principle of several typical multilevel converters was systematically introduced. Different topologies were proposed，the latest research progress was reviewed at home and abroad，the development trend of multilevel topology was analyzed and the important development direction of the multilevel converter was pointed out in the new topology and soft switching technology， which provides a new idea for development of the multilevel topology.

Keywords：multilevel converter; high voltage large capacity; power conversion; basic element analysis; topology structure; soft switch

0 引 言

世界性的能源危機和環(huán)境問題，引起了世界各國對節(jié)能技術的廣泛關注，多電平變換器在電力傳動、新能源發(fā)電等高壓、大容量領域的應用[1-5]，對于我國降低單位產(chǎn)值能耗具有重大意義[6]。另一方面，隨著非線性設備在電力系統(tǒng)中大量使用，交流電網(wǎng)中的無功和諧波污染日益嚴重，多電平逆變器具有輸出電能質(zhì)量好、輸出電壓高、功率因數(shù)可調(diào)等優(yōu)點，被廣泛應用于電力系統(tǒng)中的有源濾波和無功補償中，可以有效地提高電能的生產(chǎn)、傳輸和利用效率，保障電器設備和電網(wǎng)的安全可靠運行。

多電平變換器可以通過多個直流電源和電力電子器件經(jīng)過特定的拓撲變換，控制不同的直流電源串聯(lián)輸出，在變換電路不同開關狀態(tài)下，就可以在輸出端得到不同幅值的多電平輸出，相對于傳統(tǒng)的兩電平逆變器具有以下優(yōu)點[7-10]：

1）單個開關器件承受的電壓應力更小，可以實現(xiàn)更高等級的電壓輸出和功率輸出;

2）具有更小的dv/dt，更好的諧波性能，使逆變器產(chǎn)生的電磁干擾得到改善，同時減少了并網(wǎng)濾波器的體積，并且隨著電平數(shù)的擴展，上述效果更為顯著;

3）功率開關管的開關損耗減少，系統(tǒng)效率提升;

4）采用模塊化設計的多電平變換器更方便維修，具有更好的容錯性能。

目前在所有的多電平拓撲結構中，常見的拓撲結構主要分為3種[11-12]，即二極管箝位型（neutral point clamped，NPC）、飛跨電容型（flying capacitor，F(xiàn)C）和H橋級聯(lián)型（cascaded H-bridge，CHB）。這三種基本拓撲結構各具特點[13]，但也存在相應的不足，例如：二極管箝位型拓撲結構內(nèi)外管損耗不均[14]，飛跨電容型拓撲結構電容電壓控制困難[15]等。為了克服這些拓撲結構存在的問題，一些新型拓撲結構被相繼提出，例如混合型拓撲結構，開關電容型拓撲結構等。對拓撲結構進行歸納總結有利于了解多電平變換器的發(fā)展趨勢，為提出新拓撲結構創(chuàng)造條件。

因為直接AC/AC多電平變換器拓撲結構單一，電流源型多電平變換器應用較少，本文主要研究電壓源型多電平變換器拓撲結構，首先通過基本單元分析法，總結多電平電路的電平獲取方法及其實現(xiàn)原理，同時結合國內(nèi)外多電平拓撲結構的基本單元及發(fā)展特點，為發(fā)現(xiàn)新的多電平基本單元和設計新的多電平拓撲結構提供新思路，并為多電平變換器拓撲結構在軟開關技術上的創(chuàng)新指明方向。

1 多電平基本單元結構

1.1 基本單元結構

實現(xiàn)多電平的電路有很多，利用基本單元分析法[6]，從電路原理的角度出發(fā)，要得到多電平輸出電壓，應具備以下兩個條件：

1）在輸入端具有基本的直流電平;

2）由有源和無源開關器件構成的基本變換單元，通過不同的開關態(tài)，實現(xiàn)不同的多電平輸出。

輸入端的基本直流電平，主要通過以下幾種方式獲得：

1）采用多個電容直接對直流母線進行分壓，如圖1（a）所示;

2）采用懸浮電容，選擇開關器件的不同開關狀態(tài)，實現(xiàn)直流母線電容和懸浮電容不同的級聯(lián)方式， 如圖1（b）所示;

3）采用多個獨立的直流電源， 如圖1（c）所示。

基本變換單元的結構須滿足以下幾個基本特征：

1）基本變換單元必須可控并且具有有源器件，可以通過不同的開關狀態(tài)組合，合成要求的輸出電平;

2）基本變換單元能保證能量的雙向流通。

根據(jù)任何一個電力電子電路都是由任意開關器件與電壓源串聯(lián)，節(jié)點連接電流源的原則，以及上述多電平電路的電平獲取方法，可得出圖2（a）所示的電力電子電路基本單元結構，進而得到一種半橋基本單元。如圖2（b）所示，該基本單元結構由電容、可控開關管和反并聯(lián)二極管構成，開關管S1和S2工作在互補狀態(tài)，反并聯(lián)二極管為電流提供了雙向通路，在輸出端VO可以得到0和E兩種不同的電平。通過基本單元的級聯(lián)可以實現(xiàn)不同結構的多電平電路。

1.2 二極管箝位型拓撲結構

二極管箝位型多電平拓撲結構[16]首先由Nabea A、Akagi等學者于20世紀80年代首次提出。如圖3（a）所示，三電平二極管箝位型拓撲結構由2個電容C1、C2，4個開關管S1、S2、S3、S4和2個箝位二極管D1、D2組成，該拓撲結構的基本單元可由半橋基本單元，及其簡化的基本單元構成，如圖3（b）所示。該拓撲結構半橋基本單元的開關管S2、S3存在同時導通的情況，因箝位二極管把該基本單元的輸入直流電平箝位為0，不存在不同直流電平之間短路問題。該拓撲結構采用二極管對相應開關管進行電壓箝位，同時保證電流雙向流通。每次橋臂只需動作一對開關管，實現(xiàn)多電平輸出。在三電平拓撲結構中，每個開關管承受的電壓應力一致，但對電平數(shù)進行擴展時，存在箝位二極管承受的反壓不同，越靠近內(nèi)側開關管導通時間越長，以及母線電容均壓的問題，難以適用于可靠性要求較高的場合。

文獻[17]對二極管箝位型拓撲結構的二極管連接方式進行調(diào)整，改進的拓撲結構實現(xiàn)了箝位二極管之間多級電壓箝位，解決了二極管受壓不均的問題。文獻[18] 提出一種T型多電平拓撲結構，如圖4（a）所示，采用2個反串聯(lián)的開關管來代替原有的箝位二極管，實現(xiàn)中性點電壓箝位，相比于二極管箝位型拓撲結構，減少了箝位二極管的使用，但開關管的串聯(lián)會帶來靜態(tài)、動態(tài)均壓的問題。在此基礎上，文獻[19]對T拓撲結構進一步改進，如圖4（b）所示，采用逆阻型開關器件并聯(lián)來代替雙向開關，減小損耗。

文獻[20]提出一種五電平H橋二極管箝位型（H-bridge NPC，HNPC）拓撲結構，如圖5所示。采用2個二極管箝位型拓撲結構級聯(lián)，其結構與H橋相似，提高了系統(tǒng)等效開關頻率，變換器輸出諧波畸變率更小，整體效率更高。

為解決傳統(tǒng)NPC型拓撲結構存在的器件損耗不均，受壓不均的問題，并且達到提高變換器容量的目的，文獻[21]首先提出有源中點箝位型（active neutral point clamped，ANPC）拓撲結構，在NPC型拓撲結構的基礎上進行改進，采用開關管代替原來NPC的箝位二極管。如圖6為五電平ANPC型拓撲結構，該拓撲結構由2個母線電容、1個懸浮電容和多個開關管組成，懸浮電容電壓為母線電容電壓的一半。懸浮電容的引入，使變換器的冗余開關數(shù)量增多，在電容均壓上有更大優(yōu)勢，但也使得控制的復雜程度。

為進一步減少功率器件，增加變換器輸出電平數(shù)，文獻[22] 對比分析五電平ANPC拓撲結構和CHB拓撲結構，將種拓撲結構結合，提出一種混合級聯(lián)型拓撲結構，如圖7（a）所示，采用H橋對ANPC變換器進行電平反轉，使得變換器能輸出九電平，實現(xiàn)電平數(shù)的翻倍。文獻[23]在ANPC拓撲結構的直流母線端多引入了1個母線電容進行分壓，為逆變器多引入了1個中性點，如圖7（b）所示。這種結構通過最優(yōu)零序電壓注入法和載波移相調(diào)制方式，實現(xiàn)母線電容和懸浮電容的電壓均衡。

文獻[24]在ANPC拓撲結構的基礎上，提出一種雙重化有源中點箝位型（duo active neutral point clamped，DANPC）拓撲結構，如圖8所示。這種結構在直流母線電容的另一側并聯(lián)低頻半橋基本單元，在相同的電平數(shù)下相比ANPC變換器減少了一半的高頻開關，并且降低電容的受壓等級。

文獻[25]總結了近幾年的混合型ANPC拓撲結構，并在此基礎上提出一種七電平帶升壓的ANPC（7L-Boost-ANPC）拓撲結構，如圖9所示。相比于傳統(tǒng)的多電平變換器，具有升壓結構，對母線電壓要求更低，可以實現(xiàn)更多電平輸出，同時減少了開關管和電容的使用。

1.3 飛跨電容型拓撲結構

電容箝位型拓撲結構[26]由T.A.Myenadr和H.Foch于1992年PESC會議上首次提出。如圖10所示，三電平電容箝位型拓撲結構相比三電平二極管箝位型拓撲結構，采用懸浮電容代替箝位二極管，其主要作用是把開關管的電壓限制在箝位電容上，通過不同的開關狀態(tài)實現(xiàn)多電平輸出。利用基本單元分析法，該拓撲結構由半橋基本單元和飛跨電容單元組成。對比于二極管箝位型拓撲結構，不存在二極管均壓問題，開關選擇更加靈活，電平數(shù)更易擴展，對于n級的電容箝位型拓撲結構需要n-1個直流分壓電容和（n-1）（n-2）/2個懸浮電容，在電平數(shù)較多的情況下，需要大量的懸浮電容，雖然可以控制不同的開關狀態(tài)對懸浮電容電壓進行均衡，但主電路懸浮電容過多，合理地選擇開關狀態(tài)變得非常困難。

為解決飛跨電容型拓撲結構電容電壓控制困難的問題，文獻[27]結合電容箝位型拓撲與二極管箝位型拓撲結構的特點，提出了具有電容電壓自均衡的拓撲結構，如圖11所示，在懸浮電容電壓低于直流母線電容電壓時，直流母線電容會對懸浮電容進行充電，直到兩者之間電壓均衡，使中性點電壓波動更小。文獻[28]采用半橋單元級聯(lián)，提出一種電容電壓自均衡的通用型拓撲結構，如圖12所示，在每級中，相鄰開關管互鎖，只要有一個開關狀態(tài)確定，同級的剩余開關狀態(tài)也隨之確定，鄰級之間的電容通過并聯(lián)實現(xiàn)電壓自均衡，但擴展所需的開關管數(shù)量和電容數(shù)量隨電平數(shù)的增加成倍上升。

為提高變換器效率，降低成本，實現(xiàn)更多電平輸出，文獻[29]結合了傳統(tǒng)電容箝位型拓撲結構和半橋基本單元，提出一種六電平混合型拓撲結構，如圖13所示，并且指出在高功率因數(shù)的情況下，變換器整體效率會更高，但存在母線電容電壓和懸浮電容電壓的不一致，造成開關管承受電壓應力不一致的問題。

為進一步減少開關管、懸浮電容使用數(shù)量，提高系統(tǒng)效率，降低整體成本，文獻[30]提出了一種新型雙重化飛跨電容型（double flying capacitor，DFC）拓撲結構，如圖14（a）所示。在傳統(tǒng)的電容箝位型拓撲結構上增加2個低頻開關，使開關管和懸浮電容數(shù)量減少了一半，輸出的電平數(shù)提高了一倍，THD顯著降低。文獻[31]把DFC當作基本單元，通過DFC級聯(lián)對電平數(shù)進行擴展，并且提出相應的調(diào)制方法，使流過電容電流的均方根值減少，懸浮電容電壓波動更小。文獻[32]以減少懸浮電容為目的，在DFC拓撲結構上進一步改進，提出了一種改進的雙重化飛跨電容型（improved double flying capacitor，IDFC）拓撲結構，如圖14（b）所示。在原本的DFC拓撲結構上，再引入1對低頻開關和1個直流電源，使開關管數(shù)量和懸浮電容數(shù)量再次減少近一倍，相對于FC拓撲結構，減少了近4倍的開關管和懸浮電容，進一步減少變換器的體積和成本。文獻[33]提出與IDFC相似的四重化飛跨電容型（quadruple flying capacitor，QFC）拓撲結構，如圖14（c）所示。相較于IDFC，改變了低頻開關管的連接方式，減少了低頻開關管的箝位電容電壓。

1.4 H橋級聯(lián)型拓撲結構

飛跨電容型拓撲結構和二極管箝位型拓撲結構需要大量的懸浮電容、箝位二極管，造成電容電壓均壓困難、器件受壓不均等問題。相對于前兩種拓撲結構，H橋級聯(lián)型拓撲結構更加適用于中、高壓場合。H橋級聯(lián)型拓撲結構首先由P.Hammond等學者于1988年提出[34]。此結構由單個H橋基本單元串聯(lián)組成，每個H橋基本單元擁有單獨的直流電壓源，不存在均壓問題。如圖15所示，H橋基本單元由2個半橋基本單元組成，通過控制開關管的導通狀態(tài)可以實現(xiàn)-E，0，E三種電平的輸出。H橋級聯(lián)型拓撲結構相對于其他多電平變換器具有單元承受電壓應力小、冗余開關狀態(tài)多、控制方式靈活、易于封裝、電平數(shù)容易擴展等優(yōu)勢，但缺點是需要多個獨立電源或者多繞組移相變壓器，體積大，成本高。

模塊化多電平變換器[35]（modular multilevel converter，MMC）于2003年被A. Lesnicar和R.Marquardt首先提出，采用電壓等級較低的開關管和電容并連構成子模塊，再通過子模塊級聯(lián)組成。如圖16所示，該拓撲結構可以有效地解決電壓等級對開關管的限制問題;除此之外，模塊化設計使電平數(shù)的擴展極其容易，具有優(yōu)良的輸出特性、較好的故障恢復能力。MMC的獨特優(yōu)勢，使其在中、高壓大容量領域中得到快速發(fā)展。文獻[36]在MMC拓撲上引入第4個橋臂與并網(wǎng)端中性點連接，對零序電壓進行直接控制，實現(xiàn)三相橋臂功率的分配，使變換器擁有輸出電流平滑，功率損耗小，諧波性能好等優(yōu)點。

為了進一步減少MMC開關損耗，文獻[37] 提出一種帶橋臂切換的多電平變換器（alternate arm multilevel converter，AAMC），如圖17所示。在MMC的上、下橋臂分別串聯(lián)IGBT管，每半個周期控制上、下橋臂交替投入，實現(xiàn)橋臂軟開關，降低了損耗，同時使變換器具有直流阻斷能力。

為提高能源利用率，文獻[38]把電池儲能技術引入MMC拓撲結構中，采用電池組代替子模塊的電容，實現(xiàn)了直流端、交流端、電池組之間的能量相互流通，達到能源消納目的，但儲能電池會在使用過程中老化，并且容易受到溫度影響，造成電池之間容量衰退程度、內(nèi)阻老化程度不一致，限制了變換器的容量。

為近一步減少開關器件和電池的使用，提升變換器整體效率，降低成本，文獻[39]提出一種混合級聯(lián)型多電平變換器（hybrid cascaded multilevel converter，HCMC）。如圖18（a）所示，該拓撲結構由半橋基本單元和H橋基本單元級聯(lián)構成，半橋基本單元產(chǎn)生正弦半波，H橋進行基波反轉，實現(xiàn)交流多電平輸出。相較于儲能型MMC變換器減少了近一半的開關管和儲能電池，并且H橋工作在基頻和軟開關狀態(tài)，開關損耗小。文獻[40]把三電平FC拓撲結構作為基本單元替換MMC拓撲結構的半橋基本單元，并且提出了一種通用、簡化、低成本的調(diào)制算法，進一步提高了變換器效率。文獻[41]采用同樣的方法，將FC型拓撲結構與H橋并聯(lián)作為基本單元，通過基本單元級聯(lián)，提出混合多單元變換器（hybrid multicell converter，HMC），具有HCMC拓撲結構相似的效果，如圖18（b）所示。

文獻[42]提出一種具有電容電壓自均衡功能的新型二極管箝位型模塊化多電平變換器（diode clamped modular multilevel converter，DCMMC），在相鄰子模塊間串聯(lián)低功率二極管和電感，實現(xiàn)相鄰子模塊電容電壓自排序，減少了控制的復雜度，如圖19所示。 在MMC拓撲結構的半橋基本單元的電容側，加入電感和箝位二極管，當半橋基本單元的開關管Sn關閉并且電容Cn的電壓大于電容Cn-1的電壓時，電容Cn就會通過二極管給電容Cn-1充電，直到電容電壓平衡，實現(xiàn)電容電壓的自排序，使電容電壓均衡控制策略上得到簡化。

1.5 開關電容型多電平拓撲結構

開關電容型拓撲結構首先由文獻[43]提出，具有輸出電壓靈活調(diào)節(jié)與電容電壓自平衡的優(yōu)點，如圖20所示。開關電容基本單元由2個電容C1、C2和3個開關管S1、S2、S3級聯(lián)構成。當開關管S1和S3關斷，S2導通，電容C1和電容C2形成串聯(lián)結構，基本單元模塊輸出電壓為2E; 當開關管S1和S3導通，S2關斷，電容C1和電容C2形成并聯(lián)結構，基本單元模塊輸出電壓為E，此時，電容C1和電容C2之間存在閉合回路，電壓高的電容會對電壓低的電容充電，最終達到穩(wěn)態(tài)，實現(xiàn)電容電壓自均衡。

文獻[44]在此基礎上進一步研究，提出一種升壓型帶開關電容的多電平拓撲結構，如圖21所示。該拓撲結構可以實現(xiàn)九電平輸出，并且具有電容電壓自均衡效果，減少了元器件的使用，使變換器效率更高，成本更低。

為解決開關管受壓不均的問題，文獻[45]對拓撲結構進行改進，調(diào)整了開關器件位置，使開關管承受的電壓應力一致，提高了變換器可靠性，如圖22所示。文獻[46]對開關電容型拓撲結構進行拓展，簡化了開關電容基本單元，通過基本單元級聯(lián)，再并聯(lián)H橋，實現(xiàn)基波反轉，減少了開關管的使用，實現(xiàn)更多電平輸出，如圖23所示。文獻[47]把開關電容基本單元通過電容并聯(lián)，實現(xiàn)了所有電容電壓的自均衡，解決了級聯(lián)存在的電容均壓問題，如圖24所示。

1.6 多電平拓撲結構在工業(yè)中的應用

在工業(yè)應用中，使用較多的拓撲結構為NPC、FC、CHB，其中NPC和FC拓撲結構不能采用模塊化結構，單個開關管承受電壓等級高，常用IGBT或IGCT作為開關器件，而CHB型拓撲結構采用模塊化級聯(lián)的方式，單個子模塊承受電壓應力較低，常采用MOFET，SiC，IGBT作為開關器件。這3種拓撲結構衍生的拓撲結構，在工業(yè)上應用較少，大部分停留在實驗階段。

NPC拓撲結構常用于背靠背結構，使用器件少，但電平數(shù)較多時，中性點電位平衡困難，不易擴展，普遍適用于低中壓、小容量場合;以此衍生的ANPC拓撲結構控制策略更加復雜，大多用于小容量場合;FC拓撲結構調(diào)制策略豐富、輸出電能質(zhì)量高，但維持懸浮電容電壓平衡時，需要較高的開關頻率， 耗損較大，控制策略復雜，適用于小容量場合，工業(yè)應用較少;CHB拓撲結構具有電平數(shù)易擴展，模塊化程度高，需要開關器件少，通過子模塊級聯(lián)可實現(xiàn)更高的電壓和容量，常用于中高壓、大容量場合。

現(xiàn)在多電平變換器生產(chǎn)商主要為：ABB、Siemens、GE等。表1為NPC、FC、CHB拓撲結構及其衍生的拓撲結構在工業(yè)上的應用;表2為各個拓撲結構輸出五電平時，使用的元器件數(shù)量及控制復雜程度。

2 多電平拓撲結構發(fā)展方向

2.1 新拓撲結構

采用基本單元分析法可以透過復雜的表面看本質(zhì)，有利于發(fā)現(xiàn)新的基本單元結構，提出新的拓撲結構。實質(zhì)上，大部分多電平拓撲結構都是由基本單元的級聯(lián)構成，例如：MMC拓撲結構，通用型拓撲結構等，通過替換或增加不同的基本單元可以得到不同的拓撲結構。文獻[11]采用開關電容基本單元代替ANPC拓撲結構的飛跨電容基本單元，如圖25所示，得到新的拓撲結構，保留了開關電容基本單元的電容電壓自均衡特點，同時增加了變換器的輸出電平數(shù)，減少了控制的復雜度。

通過替換不同的基本單元或者增加新的基本單元，能簡單、快捷地獲得新的拓撲結構，而且不同的基本單元具有不同的輸出特點和控制特點，可根據(jù)不同的設計需求，構建滿足不同場合的拓撲結構。

2.2 軟開關技術

多電平變換器隨著電平數(shù)的增加，使用的開關管也會隨之增加，開關損耗成為不可避免的問題，采用軟開關技術可以提升變換器的整體效率，降低損耗，是多電平拓撲結構發(fā)展的重要方向。文獻[48]給出了2種開關電容諧振單元，分別為開關電容諧振單元和開關電感諧振單元，如圖26所示，指出可以運用諧振單元的對偶性特性進行相互轉換。一般諧振單元多用于DC/DC變換電路，并且在開關電容型諧振單元中較為常見，在多電平變換器上的應用有待普及。

文獻[49]提出一種基于軟開關技術的模塊化多電平變換器，如圖27所示，可以實現(xiàn)零電壓關斷，并且對輸出端多電平電壓波形影響較小。文獻[50]提出一種帶開關電容諧振單元的四電平降壓型軟開關DC/DC變換器，如圖28所示，所有的開關管和二極管都可以實現(xiàn)零電流關斷，提高了變換器整體效率。

3 結 論

1）本文的基本單元分析法是獲取基本單元的具體方法，可分別從多電平電路原理、電平獲取方式、多電平電路特征，得到具有不同特性的基本單元，構建滿足不同場合、不同需求的多電平拓撲結構。

2）分別從4種不同的拓撲結構出發(fā)，總結了常見的幾種基本單元結構，并指出了國內(nèi)外多電平拓撲結構在輸出的電平數(shù)量、器件使用數(shù)量、器件受壓等級等方面的發(fā)展趨勢。

3）多電平拓撲結構在軟開關上的新思路，分別從DC/DC變換器和多電平變換器兩方面進行舉例說明，為新拓撲的研究提供了方向。

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（編輯：劉素菊）

收稿日期： 2020-04-17

基金項目：國家自然科學基金（51677106）;國家電網(wǎng)有限公司科技項目（SGJNSJ00JZJS1900080）

作者簡介：李永東（1962—），男，博士，教授，博士生導師，研究方向為高性能、大容量交流電機控制系統(tǒng)和應用，交流電機矢量控制和直接轉矩控制理論及其數(shù)字化實現(xiàn)，高壓大容量變換器及其在節(jié)能、高鐵牽引和船舶推進、多電飛機中的應用等;

徐杰彥（1973—），男，碩士，研究方向為電力需求側管理及綜合能源服務;

楊涵棣（1995—），男，碩士研究生，研究方向為多電平變換器、電力電子設備及其控制;

程志江（1977—），男，副教授，研究方向為可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、微電網(wǎng)及儲能控制系統(tǒng);

石坤宏（1996—），男，碩士研究生，研究方向為無線能量傳輸、電力電子設備及其控制;

許 烈（1980—），男，博士，副教授，研究方向為電力電子技術。

通信作者：楊涵棣