一、基本信息

项目名称：高频功率变换与系统设计

项目级别：省级

课程名称：高频功率变换与系统设计

授课对象：2021级电气工程硕士

教学章节：第二章 第四节开关变换器的拓扑叠加设计

使用教材：张兴等《高等电力电子技术》，机械工业出版社

二、教学案例设计思路

直流-直流变换器的拓扑通过叠加原理可以形成不同的变换器。直流-交流变换器也可以通过叠加原理形成不同的变换器。

直流-交流半桥基本单元通过串联或者并联叠加输出形成新的拓扑电路，依据这个规律，可以形成任意电平输出的DC/AC开关变换器桥臂拓扑。随着桥臂数的增加，虽然输出电平增加输出波形质量越好，但是电路会变得及其复杂，开关呈现幂指数增大，系统庞大，引出辩证统一的思维方式。

三、教学目标

1.知识与技能目标

掌握半桥基本单元叠加的方法

掌握叠加电路的优点和缺点

2.思想政治教育目标

辩证统一 科学思维

四、教学重点难点

重点：半桥基本单元串并联输入输出特性

难点：多电平电路形成的规律

五、教学过程

直流-交流变换器是由基本单元组成，那就是半桥桥臂单元。例如单相桥式逆变电路和三相桥式逆变电路，都是通过对基本单元的并联实现的，如果采用串并联的方式，就可以获得不同输出电平的逆变器。

输出电平越多，输出波形质量越高。但是这种通过叠加获得的多电平电路一般就到7电平，原因是什么？根据辩证统一的原理，电平数量的增加带来优点的同时，也带来了系统复杂度的急剧增大，随着电平数的增多，器件呈指数上升，系统非常复杂所以超过五电平以后，这样的“塔形”拓扑结构工程设计时一般不予考虑。

拓展阅读：

《高性能级联型多电平变换器原理及应用》周京华

《多电平变换器在工业中的应用》(阿根廷)塞尔吉奥·阿尔贝托·冈萨雷斯