インバーター：

インバーターは、直流（DC）を交流（AC）に変換する電気機器です。インバーターは、家庭の緊急バックアップ電源に使用されます。インバーターは、航空機のDC電力の一部をACに変換するために一部の航空機システムで使用されます。 AC電源は、主に照明、レーダー、ラジオ、モーターなどの電気機器に使用されます。

マルチレベルインバーター：

今日、多くの産業用アプリケーションが高電力を必要とし始めています。ただし、業界の一部のアプライアンスは、動作に中程度または低い電力を必要とします。すべての産業用負荷に高電源を使用すると、他の負荷に損傷を与える可能性がある一方で、高電力を必要とする一部のモーターに有益であることが判明する場合があります。一部の中電圧モータードライブおよびユーティリティアプリケーションは、中電圧を必要とします。マルチレベルインバーターは、高電力および中電圧の状況での代替手段として1975年から導入されました。マルチレベルインバーターはインバーターのようなものであり、高電力および中電圧の状況での代替として産業用アプリケーションに使用されます。

マルチレベルインバーター

一般的なDC-ACインバータ回路

マルチレベルコンバータの必要性は、中電圧源から高出力電力を供給することです。バッテリー、スーパーキャパシター、ソーラーパネルなどの電源は中電圧源です。マルチレベルインバータは、いくつかのスイッチで構成されています。マルチレベルインバータでは、配置スイッチの角度が非常に重要です。

マルチレベルインバーターの種類：

マルチレベルインバータは3種類あります。

ダイオードクランプマルチレベルインバーター
フライングコンデンサマルチレベルインバータ
カスケードHブリッジマルチレベルインバーター

ダイオードクランプマルチレベルインバーター：

“アナログ信号をデジタルに変換する ”

このインバーターの主な概念は、ダイオードを使用することであり、直列に接続されたコンデンサーバンクに異なる相を介して複数の電圧レベルを提供します。ダイオードは限られた量の電圧を伝達し、それによって他の電気機器へのストレスを軽減します。最大出力電圧は入力DC電圧の半分です。これは、ダイオードクランプマルチレベルインバータの主な欠点です。この問題は、スイッチ、ダイオード、コンデンサを増やすことで解決できます。コンデンサのバランスの問題により、これらは3つのレベルに制限されています。このタイプのインバーターは、すべてのスイッチングデバイスに使用される基本周波数のために高効率を提供し、バックツーバック電力伝送システムの簡単な方法です。

例：5レベルダイオードクランプマルチレベルインバーター、9レベルダイオードクランプマルチレベルインバーター。

5レベルダイオードクランプマルチレベルインバーターはスイッチを使用し、ダイオードは単一のコンデンサーを使用するため、出力電圧は入力DCの半分になります。
9レベルのダイオードクランプマルチレベルインバーターはスイッチを使用し、ダイオードコンデンサーは5レベルのダイオードクランプインバーターの2倍です。したがって、出力は入力よりも多くなります。

5レベルダイオードクランプマルチレベルインバーター

ダイオードクランプマルチレベルインバータのアプリケーション：

静的変数補償
可変速モータードライブ
高電圧システムの相互接続
高圧DCおよびAC送電線

フライングコンデンサマルチレベルインバータ：

このインバータの主なコンセプトは、コンデンサを使用することです。これは、コンデンサでクランプされたスイッチングセルの直列接続です。コンデンサは限られた量の電圧を電気機器に転送します。このインバーターでは、スイッチング状態はダイオードクランプインバーターの場合と同様です。このタイプのマルチレベルインバータでは、クランプダイオードは必要ありません。出力は入力DC電圧の半分です。これは、フライングコンデンサマルチレベルインバータの欠点です。また、フライングコンデンサのバランスをとるために、フェーズ内にスイッチング冗長性があります。有効電力と無効電力の両方の流れを制御できます。ただし、高周波スイッチングのため、スイッチング損失が発生します。

例：5レベルフライングコンデンサマルチレベルインバータ、9レベルフライングコンデンサマルチレベルインバータ。

このインバーターは、ダイオードクランプマルチインバーターと同じです。
このインバータでは、スイッチとコンデンサのみを使用しています。

5レベルフライングコンデンサマルチレベルインバータ

フライングコンデンサマルチレベルインバータの用途

DTC（直接トルク制御）回路を使用した誘導電動機制御
静的は生成されました
AC-DCおよびDC-AC変換アプリケーションの両方
高調波歪み機能を備えたコンバータ
正弦波電流整流器

カスケードHブリッジマルチレベルインバーター：

カスケード接続されたHブライドマルチレベルインバーターは、コンデンサーとスイッチを使用するためのものであり、各レベルで必要なコンポーネントの数が少なくて済みます。このトポロジは一連の電力変換セルで構成されており、電力を簡単にスケーリングできます。コンデンサとスイッチのペアの組み合わせはHブリッジと呼ばれ、Hブリッジごとに個別の入力DC電圧を提供します。これはHブリッジセルで構成されており、各セルはゼロ、正のDC、負のDC電圧などの3つの異なる電圧を提供できます。このタイプのマルチレベルインバーターの利点の1つは、ダイオードクランプおよびフライングコンデンサーインバーターと比較して、必要なコンポーネントの数が少ないことです。インバーターの価格と重量は2台のインバーターよりも安いです。ソフトスイッチングは、いくつかの新しいスイッチング方法によって可能です。

マルチレベルカスケードインバーターは、従来の多相インバーターの場合に必要なかさばる変圧器、ダイオードクランプインバーターの場合に必要なクランプダイオード、およびフライングコンデンサーインバーターの場合に必要なフライングコンデンサーを排除するために使用されます。しかし、これらは各セルに供給するために多数の絶縁電圧を必要とします。

例：5-Hブリッジマルチレベルインバーター、9-Hブリッジクランプマルチレベルインバーター。