PWM 控制技术的发展使逆变器产生的电压波形基本消除低次谐波。二电平比三电平整体效果更好,与多重化相差不大,低频段波形优于多电平和多重化。同时,多电平、多重化与直接串联相比存在以下问题。
(1)直接串联二电平可以像低压变频电源一样加直流制动电路或能量回馈,动态性能也像低压变频电源一样优越,电路仍很简单;这对多电平特别是多重化电路方式却难以实现,从而限制了其应用范围,只能用于调速要求不高的场合。
(2)三电平需要 6 个快速二极管,五电平就需要更多快速二极管。多电平和多重化的每一个开关都要独立控制,而直接串联组成的同一组件都只需一个开关量控制。
(3)多重化为得到若干组独立电压,变压器采用延边三角形法,很难得到三相平衡的移相电压,必然形成环流、增大铜铁损耗且与负载变化关系不大;数百个变压器内外接头也增大损耗、降低可靠性。由于变压器影响,多重化与直接串联的效率比较如图2-15 所示。
图2-15 多重化与直接串联的效率比较图
多电平因需中点电压稳定、也需要输入变压器,同样离不开变压器、同样降低效率。
(4)多重化电路方式在低频工作时波形很差。单元损坏时虽有冗余措施,但中点电压浮动将引起三相电压不平衡,不平衡度为 (1/n)×100%(n 为一相串联单元数)。若 5 个单元串联,不平衡度为 20%,三相电压波形同时也发生畸变。三电平在输出电压较低时实际上相当于两电平的电压波形,其 11、13、17 次谐波含量仍很高,谐波电流仍很大。