1.三電平電路工作原理

TL整流器主電路如圖1所示，由8個開關(guān)管V11～V42組成三電平橋式電路。假定u1=u2=ud/2，則每只開關(guān)管將承擔(dān)直流側(cè)電壓的一半。

以左半橋臂為例，1態(tài)時，當(dāng)電流is為正值時，電流從A點流經(jīng)VD11及VD12到輸出端；當(dāng)is為負(fù)值時，電流從A點流經(jīng)V11及V12到輸出端，因此，無論is為何值，均有uAG=uCG=+ud/2，D1防止了電容C1被V11(VD11)短接。同理，在0態(tài)時，有uAG=0；在－1態(tài)時，有uAG=uDG=－ud/2，D2防止了電容C2被V22(VD22)短接。

右半橋臂原理類似，因此A及B端電壓波形如圖2所示，從而在交流側(cè)電壓uAB上產(chǎn)生五個電平：+ud，+ud/2，0，－ud/2，－ud。

每個半橋均有三種工作狀態(tài)，整個TL橋共有32=9個狀態(tài)。分別如下：

狀態(tài)0(1,1)開關(guān)管V11，V12，V31，V32開通，變換器交流側(cè)電壓uAB等于0，電容通過直流側(cè)負(fù)載放電，線路電流is的大小隨主電路電壓us的變化而增加或減小。

狀態(tài)1(1,0)開關(guān)管V11，V12，V32，V41開通，交流側(cè)輸入電壓uAB等于ud/2，輸入端電感電壓等于us－u1。電容C1電壓被正向(或反向)電流充電(u1<us，或放電us<u1)，C2通過直流側(cè)負(fù)載放電。

狀態(tài)2(1,－1)開關(guān)管V11，V12，V41，V42開通，輸入電壓uAB=ud，正向(或反向)電流對電容C1及C2充電(或放電)，由于輸入電感電壓反向，電流is逐漸減小。

狀態(tài)3(0,1)開關(guān)管V12，V21，V31，V32開通，交流側(cè)輸入電壓uAB等于－ud/2，輸入電感上電壓等于us+u1。電容電壓被正向(或反向)電流充電(或放電)。

狀態(tài)4(0,0)開關(guān)管V12，V21，V32，V41開通，輸入端電壓為0，電容通過直流側(cè)負(fù)載放電，線路電流is的大小隨主電路電壓us的變化而增加或減小。

狀態(tài)5(0,－1)開關(guān)管V12，V21，V41，V42開通，交流側(cè)電壓為ud/2，正向(或反向)電流對電容C2充電(或放電)，電容C1通過負(fù)載電流放電。

狀態(tài)6(－1,1)開關(guān)管V21，V22，V31，V32開通，uAB=－ud，正向(或反向)線電流對兩個電容C1及C2充電(或放電)，由于升壓電感電壓正向，線電流將逐漸增加。

狀態(tài)7(－1,0)開關(guān)管V21，V22，V32，V41開通，交流側(cè)電壓電平為－ud/2，正向(或反向)電流對電容C2充電(或放電)，電容C1通過負(fù)載電流放電。

狀態(tài)8(－1,－1)開關(guān)管V21，V22，V41，V42開通，輸入端電壓為0，升壓電感電壓等于us，兩個電容C1及C2均通過負(fù)載電流放電。電流is根據(jù)電壓us的變化而增加(或減小)。

2.三電平電路的發(fā)展趨勢

近幾年來，多電平逆變器成為人們研究的熱點課題。三電平逆變器是多電平逆變器中最簡單又最實用的一種電路。三電平逆變器與傳統(tǒng)的兩電平逆變器相比較主要優(yōu)點是器件具有2倍的正向阻斷電壓能力，并能減少諧波和降低開關(guān)頻率，從而使系統(tǒng)損耗減小，使低壓開關(guān)器件可以應(yīng)用更廣泛。隨著 新型電力電子器件及DSP 智能控制芯片的迅速普及，這一技術(shù)必將在大功率應(yīng)用場合大顯身手。

IGCT 和高壓IGBT等新型器件近來的發(fā)展使PWM逆變器在工業(yè)及牽引應(yīng)用中成本降低的同時性能也得到改善。傳統(tǒng)直流電流源供電及直流電壓源供電GTO逆變器正逐漸被使用IGCT及IGBT的兩電平或三電平PWM逆變器所取代，隨著減少電磁和噪聲等環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的提高，三電平逆變器方案必將得到廣泛的應(yīng)用。

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