1 引言

　　混合多电平逆变器的功率开关承受的电压应力不同，因此同一拓扑中可以采用不同的功率器件，充分利用了功率开关各自的优点。非对称h桥是混合多电平逆变器中最基本、最典型的一类拓扑，其半桥的功率开关可以分别工作在基频和高频pwm方式，与传统多电平逆变器相比，在输出相同电平数的情况下，减少了功率器件，降低了开关损耗[1，2]。本文首先对非对称h桥五电平逆变器进行了分析，利用其结构特点，提出一种通用的调制策略。最后以电容箝位型非对称h桥拓扑为实验平台，对所提调制策略进行了实验验证。

　　2 非对称h桥五电平逆变器

　　非对称h桥拓扑是混合多电平拓扑中最基本、最典型的一类拓扑，其半桥的功率开关可以分别工作在基频和高频pwm方式，与传统多电平逆变器相比，在输出相同电平数的情况下，减少了功率器件，降低了开关损耗。目前最具有实用价值的三种五电平非对称h桥有：双向开关非对称h桥、二极管箝位型非对称h桥和电容箝位型非对称h桥，分别如图1(a)、(b)、(c)所示。图1(a)的双向开关型五电平逆变器通过双向开关(s5和d1~d4)和h桥(s1~s4)，将两个直流电源e的电压组合输出五电平交流电压;图1(b)为二极管箝位型五电平逆变器，其左半桥为二极管箝位型三电平半桥，右半桥为两电平半桥，而图1(c)为电容箝位型五电平逆变器，其左半桥为电容箝位型三电平半桥。

　　传统的多电平逆变器有三类：二极管箝位型、飞跨电容型、h桥级联型，附表为五电平逆变器单相所需功率器件对比表，与传统的三类五电平逆变器相比，前三类拓扑采用电压应力为1:1的功率开关，导致拓扑所需功率开关最多;图1的非对称h桥五电平逆变器混合应用电压应力比为1:2的功率开关，以较少的功率开关输出五电平电压，从输出电压电平数和所用功率开关数的角度来说，比前三类拓扑具有更大的优势。

　　3 通用调制策略

　　图1中的非对称h桥五电平逆变器已有的调制策略分别采用特定次谐波消去法[3]和方波-消谐波pwm合成调制策略[4]，前者在电机驱动场合的频繁宽调速范围过程中，开关转换时刻的查表值与真实值之间会存在一定的偏差，后者需要把高、低频功率开关的半桥进行分离调制，计算出高频功率开关半桥的调制波，增加了调制策略的复杂性。针对这些问题，本文提出一种对非对称h桥五电平逆变器具有通用性的调制策略。

　　3.1 通用调制策略原理

　　目前常用的“半桥”主要有三种类型：两电平半桥hb1、二极管箝位型n电平半桥hb2、电容箝位型n电平半桥hb3。而将这三类“半桥”进行有序混合，构成通用非对称h桥如图2所示。图中hbx’表示这个“半桥”相对于hbx以较少的耐高压功率开关工作于阶梯波调制方式，而hbx则以较多的低压功率开关工作于pwm调制状态，x为1、2、3，偶数m为直流电源的标么系数，输出电压的每个电平电压为e。非对称h桥的特点是，当pwm调制状态的半桥hbx的功率开关承受e的关断电压应力时，右半桥hbx’的功率开关承受的关断电压应力最大需达到me，限制了其功率开关只能为低频、耐高压器件。而图1中的三种非对称h桥五电平拓扑是图2的通用非对称h桥当m=1时的特例。