逆變器作為電能轉(zhuǎn)換的核心裝置，其性能直接影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。與傳統(tǒng)的二電平逆變器相比，三電平逆變器由于增加了輸出電平數(shù)，使得輸出波形的畸變情況得到了顯著改善。下面將深入探討三電平逆變器的輸出波形特點。

輸出波形的改善

三電平逆變器與二電平逆變器的主要區(qū)別在于，前者在輸出電壓的正半周期和負半周期分別增加了一個電平狀態(tài)。具體來說，在輸出電壓的正半周期，三電平逆變器的輸出電壓只有“+”和“0”電平，而沒有“-”電平。這時，只有V1和V3兩個開關(guān)器件在切換狀態(tài)，而V2維持導(dǎo)通，V4維持關(guān)斷。這種切換方式減少了輸出波形中的高頻率成分，從而降低了波形畸變。

同理，在輸出電壓的負半周期，輸出電壓只有“-”和“0”電平，而沒有“+”電平。此時，只有V2和V4兩個開關(guān)器件在切換狀態(tài)，而V3維持導(dǎo)通，V1維持關(guān)斷。這種對稱的切換模式不僅保證了輸出波形的穩(wěn)定性，還減少了開關(guān)損耗，提高了系統(tǒng)的效率。

平均開關(guān)頻率的降低

三電平逆變器的另一個顯著優(yōu)點是其開關(guān)器件的平均開關(guān)頻率相對較低。每個開關(guān)器件只在半個輸出周期進行開關(guān)狀態(tài)切換，在另半個周期維持開關(guān)狀態(tài)不變。這意味著，相比于從輸出波形方波脈沖數(shù)算出的開關(guān)頻率，器件的實際平均開關(guān)頻率要小一倍。例如，某三電平逆變器的開關(guān)頻率為300Hz，實際上是指平均開關(guān)頻率為300Hz，而從輸出波形方波脈沖數(shù)算出的開關(guān)頻率則為600Hz。

較低的平均開關(guān)頻率對于逆變器系統(tǒng)而言有多重好處。首先，它減少了開關(guān)器件的磨損，延長了器件的使用壽命。其次，較低的開關(guān)頻率也意味著較小的電磁干擾，這對于提高系統(tǒng)的電磁兼容性至關(guān)重要。最后，低開關(guān)頻率還有助于降低系統(tǒng)的散熱要求，從而簡化了散熱設(shè)計，降低了成本。