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模块化多电平逆变器的研究的任务书
一、研究背景及意义
随着电力电子技术的不断发展，多电平逆变器成为现代电力电子转换领域的研究热点。相比传统二级逆变器，多电平逆变器功率转换效率更高，输出电压的波形更接近正弦波，同时还具有更好的电压控制性能和降噪性能。因此，多电平逆变器在现代电力转换设备中得到了广泛应用，例如风力发电、太阳能发电、电动车、电力调峰和电网能量储存等领域。
传统的多电平逆变器主要使用串联电平单元构造，由于需要多个IGBT/MOSFET电晶体管组成子电平单元，大量的晶体管和电容器布置方式固定，结构臃肿、故障率高、温度分布不均并且体积重。随着CMOS工艺和功率模块不断提高，模块化多电平逆变器-MMC技术应运而生。MMC逆变器是自适应食品单元构造，由少量的IGBT模块或SiCMOSFET芯片组成电压型子模块，单个电压型子模块只需如实现一次输出，并且大量的电容器可替换成电感器，结构紧凑，噪声低并且极大程度上降低了开关损耗和导通损耗。因此，MMC技术成为理想的多电平逆变器技术之一。
二、研究目标
1、研究整流器电压型子模块的电婴电感极性及二极管反并联布置方法；
2、研究不同子模块数目条件下的MMC电路拓扑结构、参数设置和电气性能分析；
3、实现MMC逆变器的电力电子系统设计和数字控制平台设计；
4、MMC逆变器性能实验验证，验证MMC逆变器的波形质量、效率等性能指标。
三、研究内容及方案
1、MMC逆变器的引入。简要介绍MMC逆变器的发展历程、其特点及其逆变原理，由此引出模块化多电平逆变器的研究。
2、MMC逆变器的基础研究。详细分析模块化多电平逆变器中整流子模块的电气拓扑结构构造，归纳MMC逆变器的不同电压端数模块结构和参数设置的区别。
3、模块化多电平逆变器的构造与设计。MMC逆变器的子模块独立，减少电路噪音和干扰，但需要充分考虑各级子模块间的电气安全性和稳定性，合理设计逆变器模块布局及结构参数。
4、MMC逆变器的数字控制平台设计和实现。要求实现对MMC逆变器中多电平整流模块的控制，实现多电平逆变器的全数字控制，同时保证逆变器的稳定性，跨越多电平逆变器的各个模块。
5、多电平逆变器测试性能的验证。包括实测MMC逆变器的输出电压波形、输出$I$、效率并与传统多电平逆变器、二级逆变器、单电平逆变器各项性能进行对比测试，并总结其优点和不足之处。
四、进度安排
第一阶段：制定研究方案，资料收集（两周）
初步明确多电平逆变器的研究方案，规划实验室安排；
收集相关的实验数据和资料；
审核MMC逆变器系统框架。
第二阶段：MMC逆变器拓扑与设计（两周）
实验研制论文的最新技术和成果；
分析MMC逆变器拓扑，并提出本文的MMC逆变器拓扑设计；
根据所设计MMC逆变器，确定模块化多电平逆变器的设计参数与电路结构。
第三阶段：基于数字控制的MMC逆变器设计与实现（三周）
阅读数字控制的理论和技术；
分析MMC逆变器数字控制方法，进行实验设计；
实现MMC逆变器的数字控制平台。
第四阶段：多电平逆变器的实验验证与结果分析（两周）
对模块化多电平逆变器进行实验验证；
收集测试数据；
编撰论文，总结分析多电平逆变器与其它逆变器的对比测试数据和效率指标。
五、预期成果
本研究完成后，应该有以下核心成果：
对MMC逆变器拓扑结构与原理进行严格分析，并根据研究结果修正和完善MMC逆变器拓扑结构；
基于数字控制，实现MMC逆变器的数字化设计和控制方案；
对研究的多电平逆变器进行测试，验证MMC逆变器的性能及实际应用效果，展现MMC逆变器在电力电子转换领域的潜力；
形成理论成果并撰写高质量学术论文，或发表相关会议论文和学术论文，向学术界和应用界广泛推广研究成果。