原创《多电平逆变器专利技术综述》
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一、概述
多电平逆变器的研究可以追溯到20 世纪70 年代,1974年,Richard H. Baker 等在US3867643A 中首次提出了级联型多电平逆变器拓扑结构,将由各自直流电源分别供电的全桥单元串联而合成为一个阶梯形的交流输出电压.多电平逆变技术克服了传统的逆变器输出谐波含量高、功耗高、电压应力大的缺点,非常适合高压大容量应用的场合,近年来,该技术获得在理论研究和工程实践上均取得了快速发展；2011年,西门子公司承建的旧金山TBC 工程投入运行,成为世界上第一个运行的MMC － HVDC 工程[1-2].
二、多电平逆变器技术分解
本文选择CPRSABS 中文检索数据库以及DWPI 检索数据库,根据多电平逆变器的拓扑结构,对多电平逆变器所涉及的技术进行分解,参见图1.
三、多电平逆变器专利分析
3.1 多电平逆变器国内外专利申请趋势
从图2 中可以看到,从图中可以看出,多电平逆变器的发展大致可以分为三个阶段.从1974 － 1990 年为技术萌芽期,多电平逆变器专利已经在国外出现,但是发展较为缓慢；1990 － 2005 年为技术成熟期,在此期间,多电平逆变器的发展也取得了突破性的进展,经典的电路拓扑结构在这个时期相继出现；2005 至今为快速增长期,随着高压大功率逆变器的需求与日俱增,国内外均掀起了多电平逆变器研究的热潮,其中,尤其是与MMC 相关的申请节节攀升.
从图3 中可以看出：前10 位的申请人中,日本厂商的技术实力最强,包括日立、三菱、东芝、东芝三菱电机（TMEIC）、富士电机、明电舍在内的6 家公司上榜；德国厂商在多电平逆变器领域的实力也不容小觑,西门子位列第一,其率先提出了现在发展势头最盛的MMC,并且拥有多项 MMC 的基础专利,为HVDC 的应用做出了卓越的贡献；瑞士的ABB 也在MMC 方面布局了大量专利,并且首先实现了多电平逆变技术在长距离电力传输、背靠背工程和静止无功控制器等领域的工程应用.
3.3 国内主要申请人分析
从图4 中可以看出：国内申请人中,申请量排名前10的主要是国家电网公司及其相关的研究院,主要原因是国家电网公司为掌握柔性直流输电技术近10 年来在该领域投入了大量的研究并相应地加强了在该领域的专利布局.另外,浙江大学、华南理工大学和清华大学在多电平逆变器领域的基础研究也取得了不错的成绩.
四、结论
根据以上分析可见,多电平逆变器正处于快速增长期,国外企业在该领域占据巨大优势,国内高校和企业应适当加大研究的力度,以免在HVDC 的发展和应用中受制于人.
逆变器论文参考资料：
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