1.1 设计目的及意义

多电平逆变器是以电力系统中直流输电、无功功率补偿、电力有源滤波器等应用发展的需要，高压大功率交流电动机变频调速系统大量应用的需求，以及20世纪70年代以来两次世界性的能源危机和当前严重的环境污染所引起的世界各国对节能技术与环保技术的广泛关注为背景的。

为提升电力系统的控制及输电能力，二十世纪八十年代美国电力研究院提出了柔性交流输电系统（FACTS）的概念。柔性输电系统其本质就是将高压电力电子技术及现代控制技术应用到电力系统中，如静止无功补偿器、电力有源滤波器等，而多电平逆变器是这些设备必不可少的部分。

此外，随着传统不可再生能源的日益减少枯竭，电力系统发展趋势已由传统能源发电转向了新能源如太阳能、风能等发电。太阳能发电需要太阳能光伏系统，光伏并网发电具有可再生、清洁无污染等优点，是理想的发电方式。而光伏发电的重要环节之一便是逆变器，多电平逆变器与传统两电平逆变器相比，能够有效减少逆变器输出波形谐波含量，减少设备成本；且由于多电平逆变器由多个直流电源串联，能够输出高压大功率交流电能。因而在研究光伏领域中多电平逆变器具有重大意义。

由以上分析可知，从电力系统控制能力的提高、新能源发电技术的发展等方面，研究多电平逆变器都是非常有必要的。

1.2 国内外研究现状

多电平逆变器比之传统的两电平逆变器有许多优点，在各个领域如电能质量治理、高压大容量能量变换等都发挥着不小的作用，故国内外研究人员都在不断研发改进多电平逆变技术，以求该项技术能够更好地应用到各个领域。

当前生产中，中高压变频与低压变频相比，其技术的成熟程度没有达到预期水平，根据中高压的要求，根据不同的主电路拓扑结构，生产了相对应的变频器产品，各产品在性能上虽存在些许差异，总体上来说都能较好的解决目前所存在的问题。在国际上享有比较好的口碑的变频器产品如下：美国洛宾康（ROBINCON）的完美无谐波变频器，美国洛克威尔（ROCKWELL） Power Flex 7000系列变频器、德国西门子公司的SIMOVERT MV中压变频器；瑞典ABB公司的ACSl000系列变频器，日本三菱、富士公司生产的完美无谐波变频器以及意大利ANSALDO公司生产SILCOVERT―TH变频器等。
与国外相比，国内的起步比较晚，其产品在性能和技术方面国产的大功率高压逆变器的前景不明朗，产业规模和技术成熟程度还无法与国外产品相提并论。国内的多电平逆变器还是多使用传统的单元串联形式的“罗宾康”结构，最大的优点是控制简单，模块化结构方式也比较容易维护。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容和目标

多电平逆变器的实质是开关管和多个直流电源电压按照一定的方式组合形成的主逆变电路，本文将讨论其拓扑结构、工作原理以及器件开关特点。在此基础上以二极管钳位三电平逆变器为例作PWM仿真研究。