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

书中提供的电路拓扑结构采用了多个全桥基本单元，并互相级联而组成，因此称之为级连多电平DC/AC变换器。该结构在级连数足够时，输出谐波含量小，工程上称之为完美无谐波变换器。

我国的特高压直流输电由于电压等级比较高，采用MMC的方式进行变换，就是多模块级联的方式。介绍特高压的电压等级以及我国发展的情况。

三、教学目标

1.知识与技能目标

掌握全桥基本单元叠加的方法

掌握级联电路的工作原理及特点

2.思想政治教育目标

爱国热情、工匠精神、专业认同感

四、教学重点难点

重点：全桥基本单元叠加原理

难点：级联电路工作原理

五、教学过程

这种级连多电平DC/AC变换器避免了大量的钳位二极管和电压平衡电容，在得到相同电平数的前提下，所需功率开关管相对较少；级联型多电平拓扑结构电路中的功率开关管一般在基频下开通、关断，因此损耗小、效率高，易采用软开关技术，并且不存在电容电压平衡问题。由于级联工作，分担了母线电压，可以工作在电压等级比较高的应用场合。

当前特高压直流输电由于电压等级比较高，均采用MMC。采用耐压等级比较小的IGBT就可以获得高等级电压输入输出。我国的特高压直流输电虽然起步比较晚，但是发展迅速，在全世界直流输电项目最多，线路最长，容量最大。2022年冬奥会，使用的就是世界首个柔性直流电网--张北柔性直流电网工程。

拓展阅读：

《多电平变换器的理论和应用技术》何湘宁