核级品质保证，科华全系“三电平”UPS三大宝典——（一）技术先进

     三电平电路在拓扑结构上更为复杂，相对于传统二电平逆变电路只能输出高、低两个电平，这种新颖的逆变电路可以通过上、下管的开通输出高、低电平，通过中间二极管的钳位作用输出零电平，总共三个电平状态，因此被称为三电平逆变电路。

     UPS行业上三电平逆变技术大多应用在中大功率产品上，而科华从1kVA开始全系列高频UPS应用三电平逆变技术。

     与传统的两电平拓扑结构相比，三电平拓扑具有输出电流脉动小、输出波形THDv低、转换效率高、电磁干扰小、可靠性高等优势。

(1)功率器件耐压等级降低，转换效率高：三电平逆变器中的功率器件开关时，所承受的电压变化仅为直流母线电压的一半，低电压等级功率器件，开关损耗低，提升逆变器转换效率。

(2)开关频率降低，转换效率高：输出电平数的增加使得三电平逆变器可以在较低的开关频率下输出正弦都较好的波形，开关频率降低，减少开关损耗，提升逆变器转换效率。

(3)电压变换率和电流变换率减小，转换效率高，电磁干扰小：多电平逆变器开关时因为承受的电压变化小，相应的电压变化率dv/dt和电流变化率di/dt也就减小，可以减小电力电子装置产生的电磁干扰，同时减少开关损耗，提升逆变器转换效率。

(4)输出电压THDv更低：多电平逆变器输出多个电压等级的阶梯波，波形更接近正弦波，带出的谐波小，降低了输出电压的THD。

(5)IGBT可靠性更高：由于IGBT低的开关损耗，使得相同电流容量的IGBT安全工作区不同，三电平的IGBT安全工作区明显比两电平的安全工作区要宽，电路发生短路或者瞬间异常大电流时，三电平耐受大电流的时间要比两电平长，三电平的IGBT可靠性更高。

三电平电路中引入钳位二极管D1,D2，使得每个开关管承受的电压值为直流母线电压的一半；功率管的电压变化率dV/dt和电流变化率di/dt也减小一半；通过控制S1、S2、S3、S4驱动实现三电平的输出。

(1)输出波形对比：

两电平逆变电路输出的电压波形：

三电平逆变电路输出的电压波形：

三电平技术利用多个电平合成阶梯波以逼近正弦输出电压，由于较两电平逆变器多了一个输出电平，其输出的PWM波更接近于正弦波形，可以直观地分辨出三电平输出PWM波形更接近于正弦，纹波含量更少。

(2)开关损耗：

IGBT在导通瞬间的电压、电流趋势图，阴影面积1为二电平逆变电路IGBT的开关损耗，阴影面积2为三电平逆变电路IGBT的开关损耗，明显看出两电平逆变电路中IGBT的开关损耗要大于三电平；

(3)纹波电流更小、更少：

纹波电流是指叠加在逆变器输出电感电流上的高频三角波电流，是谐波不利成分，会降低输出电流质量，造成电网谐波污染，带来电磁干扰；三电平逆变器明显纹波电流更小、更少。