Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện tử: Nghiên cứu thiết kế bộ nghịch lưu Cascade 7 bậc sử dụng kit STM32F407 theo phương pháp điều chế độ rộng xung

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:99

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu thiết kế bộ nghịch lưu Cascade 7 bậc sử dụng kit STM32F407 theo phương pháp điều chế độ rộng xung" nhằm nghiên cứu bộ nghịch lưu áp Cascade 3 pha7 bậc; Khảo sát các phương pháp và chọn phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu áp 3 pha 7 bậc cascade; Xây dựng mô hình hóa mô phỏng bộ nghịch lưu áp 3 pha 7 bậc cascade; Thiết kế mô hình thực nghiệm sử dụng card STM32F407.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện tử: Nghiên cứu thiết kế bộ nghịch lưu Cascade 7 bậc sử dụng kit STM32F407 theo phương pháp điều chế độ rộng xung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ HIỂN VINH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ NGHỊCH LƯU CASCADE 7 BẬC SỬ DỤNG KIT STM32F407 THEO PHƯƠNG PHÁP ÐIỀU CHẾ ÐỘ RỘNG XUNG NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN TỬ - 60520203 S K C0 0 5 9 9 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 05 - 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ HIỂN VINH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ NGHỊCH LƯU CASCADE 7 BẬC SỬ DỤNG KIT STM32F407 THEO PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 05/2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ HIỂN VINH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ NGHỊCH LƯU CASCADE 7 BẬC SỬ DỤNG KIT STM32F407 THEO PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN THU HÀ Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 05/2018
LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Lê Hiển Vinh Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 20/10/1985 Nơi sinh: Tiền Giang Quê quán: Tiền Giang Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Khu phố 3 – Phường 3 – Thị xã Cai Lậy – Tiền Giang Điện thoại cơ quan: 02 733 919 933 Điện thoại nhà riêng: 01 688 688 710 Fax: E-mail: hienvinhtg@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Hệ đào tạo: Vừa làm vừa học Thời gian đào tạo từ 2010 đến 2012 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật điện – Điện tử Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Chuyên đề tốt nghiệp KĐĐ Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 10/2012 III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 02/2012 Phó Trưởng Khoa Điện – Trường Trung cấp nghề khu vực Cai Lậy đến Điện tử 06/2013 07/2013 Phó Trưởng Trường Trung cấp nghề khu vực Cai Lậy đến Phòng Đào tạo 12/2013 01/2014 Trường Trung cấp nghề khu vực Cai Lậy Trưởng Phòng Đào tạo đến nay i
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2018 Lê Hiển Vinh ii
CẢM TẠ Trước hết, em xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cô PGS.TS Trần Thu Hà, Cô đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, truyền đạt kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm để em thực hiện Luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn đến tất cả quí Thầy, Cô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh đã trang bị cho em những kiến thức rất bổ ích, đặc biệt là các Thầy, Cô trong Khoa Điện - Điện tử đã tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ cho em rất nhiều trong quá trình học tập cũng như trong thời gian làm Luận văn này. Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi có thời gian để hoàn thành Luận văn này. Xin chân thành cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2018 Người thực hiện Lê Hiển Vinh iii
TÓM TẮT Bài báo này trình bày toàn bộ nội dung nghiên cứu cũng như thiết kế và thực thi bộ nghịch lưu cầu H nối tầng đa bậc thông qua tải R-L. Trong đề tài này tập trung giải quyết bài toán giảm điện áp common-mode. Vẫn dựa trên nguyên tắc chung là sử dụng các vector "cho phép", những vector có điện áp common-mode nhỏ, để điều chế trên vector điện áp yêu cầu. Đề tài xây dựng một giải thuật đơn giản dựa trên kỹ thuật sóng mang cho phép dễ dàng kiểm soát và giảm điện áp common-mode ở vùng tuyến tính và quá điều chế. Kỹ thuật được thực hiện trước tiên ở 7 bậc và dễ dàng mở rộng ra bậc cao hơn. Các chương trình mô phỏng và lập trình trên DSP được đưa ra phân tích để chứng minh. Đề tài đã được kiểm chứng thực nghiệm trên phần cứng với IGBT H25R1202. Các giải thuật điều khiển đề xuất được thực hiện trên vi xử lý điều khiển tín hiệu số DSP STM32F407 với kỹ thuật lập trình nhúng từ mô hình mô phỏng trên phần mềm MATLAB/SIMULINK kết hợp chương trìnhKeil 5 tự động biên dịch ra ngôn ngữ C và nạp cho vi xử lý mà không cần phải lập trình lại. Từ khóa: Điện áp Common-mode, Nghịch lưu Cascade, STM32F407. iv
ABSTRACT This paper presents the entire content of the research as well as design and implement H-bridge cascade inverter via a RL load. In this topic focus on solving problems common-mode voltage reduction. Still based on the general principle of using the vector "enable", the vector common-mode voltage small, so the voltage vector modulation on request. Subject construct a simple algorithm based on carrier techniques allows easy control and reduce common-mode voltage in the linear region and the modulation. The technique first implemented in 7 level and easy expanding higher level. The program simulation and programming on DSP analysis is given to demonstrate. A simulated model was builded on Matlab/Simulink software for calculating parameters and ensuring proposed algorithms. A experimental model, which using H25R1202 IGBT and TI microprocessor DSP STM32F407, was established for validation. Control program was program on Simulink model then generate C-code and import to Keil 5 software, microprocessor automatically but not required reprogramming. Keywords: Commonmode Voltage, Cascade inverter, STM32F407. v
MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các chữ viết tắt ix Danh sách các hình xi Danh sách các bảng xv CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu 1 1.2. Lý do chọn đề tài 2 1.3. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước 3 1.4. Mục tiêu đề tài 6 1.5. Giới thiệu đề tài 6 1.6. Phương hướng nghiên cứu 6 1.7. Điểm mới của đề tài 7 1.8. Ý nghĩa thực tiễn 7 vi
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BỘ NGHỊCH LƯU ÁP 9 2.1. Khái niệm bộ nghịch lưu áp 9 2.2. Các dạng cấu trúc cơ bản của bộ nghịch lưu áp đa bậc 10 2.3. Cấu trúc bộ nghịch lưu áp đa bậc dạng Cascade 16 CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU ÁP ĐA BẬC DẠNG CASCADE – PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG 22 3.1. Tổng quát về kỹ thuật điều chế độ rộng xung – PWM 22 3.2. Phương pháp điều chế độ rộng xung sin (SIN PWM) 24 3.3. Phương pháp điều chế độ rộng xung cải biên 37 CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU BỘ NGHỊCH LƯU ÁP 7 BẬC DẠNG CASCADE SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN SỬ DỤNG SÓNG MANG 43 4.1. Bài toán nghiên cứu về phương pháp điều chế vector không gian sử dụng sóng mang 43 4.2. Ứng dụng cho bộ nghịch lưu áp 7 bậc dạng Cascade 54 4.3. Mô phỏng bộ nghịch lưu Cascade 7 bậc 56 CHƯƠNG V: XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 66 5.1. Thiết kế mô hình thực nghiệm sử dụng Kit STM32F407 66 5.2. Chạy thực nghiệm và phân tích kết quả 74 5.3. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm với kỹ thuật điều chế vii
MinCM-DPWM 76 5.4. Đặc tuyến điều khiển áp tải và dòng điện tải theo chỉ số điều chế m 78 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN & HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 83 6.1. Kết luận 83 6.2. Hướng phát triển của đề tài 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 PHỤ LỤC 87 viii
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT UAO : Điện áp pha – tâm nguồn (Điện áp nghịch lưu) UAN : Điện áp pha tải UAB : Điện áp dây UON : Điện áp Common - mode PWM : Pulse Width Modulation - điều chế độ rộng xung m : Chỉ số điều chế Vd : Tổng điện áp nguồn DC THD : Total Harmonic Distortion - Tổng méo dạng do sóng hài PD : Phase Disposition - sóng mang dạng tam giác bố trí cùng pha. APOD : Alternative Phase Opposition Disposition - sóng mang kế cận liên tiếp nhau sẽ bị dịch 180 độ POD : Phase Opposition Disposition - các sóng mang nằm trên trục zero sẽ cùng pha nhau Ur : Điện áp sóng điều khiển fc : Tần số sóng mang Ac : Biên đọ sóng mang mf : Tỉ số điều chế tần số ma : Tỉ số điều chế biên độ UdkA : Sóng điều khiển pha A Vc : Sóng mang BNL : Bộ nghịch lưu R : Điện trở L : Cảm kháng C : Tụ điện ix
P : Công suất S : Công suất biểu kiến PF : Công suất động cơ λ : Hệ số công suất U : Điện áp I : Dòng điện Q : Công suất phản kháng x
DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Cấu trúc Diode Clamped Multilevel Inverter - NPC Hình 2.2 Cấu trúc tụ điện thay đổi (Flying Capacitor Multilevel Inverter) Hình 2.3: Cấu trúc ghép tầng cascade (Cascade Inverter) Hình 2.4: Bộ nghịch lưu áp 1 pha Hình 2.5: Dạng điện áp ngõ ra bộ nghịch lưu cầu 1 pha Hình 2.6: Cấu trúc mạch của bộ nghịch lưu áp 7 bậc dạng cascade Hình 2.7: Biểu diễn 1 pha của cascade inverter 7 bậc Hình 2.8: Dạng điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu cascade 7 bậc Hình 3.1: Hình dạng sóng mang APOD Hình 3.2: Hình dạng sóng mang PD Hình 3.3: Hình dạng sóng mang POD Hình 3.4: Quan hệ giữa biên độ sóng mang và sóng điều khiển Hình 3.5: Sơ đồ xung kích 1 pha của BNL áp 7 bậc Hình 3.6: Các khoảng giá trị của Vref Hình 3.7: Dạng bố trí các sóng mang PD Hình 3.8:Tín hiệu điện áp điều khiển trên 3 pha A, B, C Hình 3.9: Tín hiệu sóng mang Vc1, Vc2, Vc3, Vc4, Vc5, Vc6 Hình 3.10: Điện áp pha - tâm nguồn trên pha A (phase to pole voltage) Hình 3.11: Điện áp tải pha A Hình 3.12: Phân tích Fourier cho điện áp tải trên pha A Hình 3.13: Dòng tải 3 pha A, B, C xi
Hình 3.14: Phân tích Fourier cho dòng tải trên pha A Hình 3.15: Quan hệ giữa biên độ áp điều khiển và biên độ sóng mang Hình 3.16: Tín hiệu điện áp điều chế ban đầu (giống PWM) Hình 3.17: Tín hiệu điện áp V0max, V0min, Voffset Hình 3.18: Tín hiệu điều chế Vdk_SFO Hình 3.19: Điện áp pha - tâm nguồn trên pha A (phase to pole voltage) Hình 3.20: Điện áp tải pha A Hình 3.21: Phân tích Fourier cho điện áp tải trên pha A Hình 3.22: Dòng tải 3 pha A, B, C Hình 3.23: Phân tích Fourier cho dòng tải trên pha A Hình 4.1: Bộ nghịch lưu áp đa bậc dạng diode kẹp và phân tích điện áp điều chế Hình 4.2: Mối quan hệ giữa các thành phần điện áp Hình 4.3: Sơ đồ khối tổng quát của phương pháp Carrier based SVPWM Hình 4.4: Thuật toán của primitive common mode và phase - to pole voltages Hình 4.5: Quan hệ dạng sóng mang và tín hiệu điều chế Hình 4.6: Additional common mode đối với trường hợp PWM liên tục, V0add = d0 Hình 4.7: Discontinuous PWM với v0add = dminL = vCl Hình 4.8: Discontinuous PWM với v0add = dminH = vHb Hình 4.9: a) Sơ đồ giải thuật tính additional common mode Hình 4.9: b) Ứng với chế độ carrier Space vector PWM Hình 4.10: Trường hợp chế độ PWM là Discontinuous PWM Hình 4.11: Bộ nghịch lưu áp cascade 7 bậc Hình 4.12: Phân bố các mức điện áp DC tương ứng với dạng sóng mang xii
Hình 4.13: Phân bố mức điện áp DC và dạng sóng mang sau khi biến đổi Hình 4.14: Mô hình mạch nghịch lưu tương đương Hình 4.15: Mô phỏng bộ nghịch lưu áp 7 bậc dạng cascade theo MinCM-SVPWM Hình 4.16: Sơ đồ nguyên lý so sánh Vdk và Vc Hình 4.17: Sơ đồ mạch công suất bộ nghịch lưu Cascade 7 bậc Hình 4.18: Sơ đồ khối tải và khối đo lường Hình 4.19: Các thành phần điện áp trên pha A Hình 4.20: Điện áp pha – tâm nguồn trên pha A (phase to pole voltage) Hình 4.21: Điện áp tải pha A Hình 4.22: Phân tích Fourier cho điện áp tải trên pha A Hình 4.23: Dòng tải 3 pha A, B, C Hình 4.24: Phân tích Fourier cho dòng tải trên pha A Hình 4.25: Dạng sóng điện áp Common-mode chế độ điều chế MinCM-DPWM Hình 4.26: So sánh đặc tuyến áp pha theo chỉ số điều chế m Hình 4.27: So sánh đặc tuyến áp pha theo chỉ số điều chế m Hình 5.1: Sơ đồ tín hiệu của hệ thống thực nghiệm với kỹ thuật lập trình nhúng Hình 5.2: Kit vi xử lý STM32F407 Hình 5.3: Sơ đồ chung của hệ thống mạch công suất Hình 5.4: Mạch công suất sau khi thi công Hình 5.5: Mô hình thực nghiệm hoàn thiện Hình 5.6: Mô hình thực nghiệm nhìn từ phía trên Hình 5.7: Sơ đồ thực nghiệm đấu nối tải R-L Hình 5.8: Thư viện Waijung Blockset trong Matlab/Simulink Hình 5.9: Thư viện Target Setup Hình 5.10: Thư viện On-Chip Peripherals với các khối chức năng lập trình nhúng xiii
Hình 5.11: Mô hình thực nghiệm với kỹ thuật nhúng từ Matlab/simulink điều khiển giảm CMV cho bộ nghịch lưu Cascade 7 bậc Hình 5.12: Cửa số khai báo thông số khối STM32F407 Hình 5.13: Khối xử lý giải thuật điều chế PWM Hình 5.14: Khối xử lý tạo xung kích và giao diện cấu hình Basic PWM Hình 5.15: Dạng sóng điện áp pha A và tâm nguồn Hình 5.16: Kết quả mô thực nghiệm điện áp pha A và tâm tải Hình 5.17: Kết quả dạng sóng dòng tải 3 pha A, B, C Hình 5.18: Kết quả thực nghiệm đo dòng và phân tích FFT Hình 5.19: Dạng sóng phân tích được vẽ lại bằng Matlab Hình 5.21: Đặc tuyến điều khiển dòng tải hiệu dụng pha A theo chỉ số m Hình 5.22: Đặc tuyến THD_U theo chỉ số m Hình 5.23: Đặc tuyến THD_I theo chỉ số m xiv
DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1: Điện áp ra của Bộ nghịch lưu NPC ứng với các trạng thái kích đóng Bảng 2.2: So sánh linh kiện giữa các cấu hình Bảng 2.3: Điện áp ngõ ra ứng với các trạng thái đóng ngắt của cascade inverter 7 bậc. Bảng 4.1: Kết quả phân tích FFT chế độ điều chế MinCM-DPWM theo chỉ số m Bảng 5.1: Giá trị điện áp và dòng điện theo chỉ số m xv
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1. TỔNG QUAN CHUNG VỀ LĨNH LỰC NGHIÊN CỨU Ngày nay, với tốc độ phát triển công nghiệp rất nhanh, đi kèm theo đó là các yêu cầu cao trong khâu truyền động động cơ, đó là khâu không thể thiếu được trong các dây chuyền công nghiệp. Nhiệm vụ chính của hệ thống truyền động là thực hiện điều khiển chính xác các cơ cấu chấp hành để tạo nên các chuyển động phức tạp. Việc phát triển công nghệ bán dẫn đã giúp chế tạo các bộ điều khiển điện tử công suất để đáp ứng yêu cầu truyền động ngày càng phức tạp trên. Một trong những thiết bị góp phần quan trọng trong lĩnh vực điều khiển truyền động điện đó là bộ biến đổi tần số hay còn gọi là biến tần. Có 02 loại biến tần là biến tần tĩnh và biến tần động. Biến tần tĩnh dựa trên việc điều khiển đóng ngắt các khóa bán dẫn công suất và chúng được sử dụng trong một số ứng dụng như: Bộ biến đổi tần số cho động cơ, bộ lưu điện (UPS), nguồn cấp điện chung và cũng cho bộ cấp năng lượng trên mặt đất (GPU) cho máy bay. Biến tần tĩnh thường được chia ra thành 2 loại là biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp. Việc điều khiển biến tần gián tiếp tập trung vào điều khiển mạch nghịch lưu, tức là điều khiển biến đổi DC/AC. Bên cạnh bộ nghịch lưu hiện nay không phải là một khái niệm mới mẻ, nó đã hiện hữu trên tất cả các quốc gia trên thế giới và hiện đang đóng vai trò rất quan trọng trong các ngành công nghiệp và ngành điện. Đối với ngành công nghiệp, khả năng biến đổi năng lượng từ năng lượng điện sang năng lượng cơ, từ nguồn điện có tần số số này đến tần số khác đóng một vai trò hết sức quan trọng và chiếm ưu thế bởi tính năng đặc trưng vượt trội của nó. Có nhiều phương pháp để chỉnh lưu như chỉnh lưu 2 bậc NPC, 3 Bậc NPC, chỉnh lưu đa bậc, chỉnh lưu caccade…..Các bộ nghịch lưu đa bậc hiện nay có các ưu điểm là sử dụng bán dẫn có điện áp định mức thấp hơn cho các ứng dụng có điện áp trung bình và có công suất cao, các sóng hài điện áp có biên độ thấp hơn, kích thước bộ lọc nhỏ hơn, tổn hao chuyển mạch thấp hơn, nhiễu điện từ thấp hơn, điện áp ngược trên các bán dẫn công suất thấp hơn và ít gây ra tiếng ồn. Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu các phương pháp điều khiển nghịch lưu đã và đang được thực hiện ngày càng nhiều hơn và với sự phát triển nhanh của khoa học kỹ thuật và công nghệ trên thế giới, Việt Nam từng ngày hội nhập và tiếp nhận những 16
thành tựu mới của khoa học và công nghệ. Đặc biệt trong công nghiệp điện tử, các thiết bị điện tử công suất được sản xất ngày càng nhiều, được ứng dụng trong công nghiệp và đời sống hằng ngày phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên ở nước ta, các công trình nghiên cứu về nghịch lưu lại rất khiêm tốn đặc biệt là về nghịch lưu đa bậc. Phần lớn kết quả các công trình nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết và phần mềm mô phỏng, số bậc trong các mô hình thực tế còn thấp. Do đó việc đưa các công trình nghiên cứu trên ứng dụng vào thực tiễn cũng còn rất hạn chế. 1.2. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Điện tử công suất là một kỹ thuật nghiên cứu ứng dụng các phần tử bán dẫn trong các bộ biến đổi nguồn năng lượng điện. Điện tử công suất được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp hiện tại. Có thể kể đến các ngành kỹ thuật mà trong đó có những ứng dụng tiêu biểu của các bộ biến đổi bán dẫn công suất như: truyền động điện, giao thông đường sắt, nấu luyện thép, gia nhiệt cảm ứng, điện phân nhôm từ quặng mỏ, các quá trình điện phân trong công nghiệp hóa chất, trong rất nhiều các thiết bị công nghiệp và dân dụng khác nhau. Trong những năm gần đây, công nghệ chế tạo các phần tử bán dẫn công suất đã có những tiến bộ vượt bậc và ngày càng trở nên hoàn thiện dẫn đến việc chế tạo các bộ biến đổi ngày càng nhỏ gọn, nhiều tính năng và sử dụng ngày càng dễ dàng hơn.Trong các bộ biến đổi điện tử công suất không thể không nhắc đến các bộ nghịch lưu điện áp,nghịch lưu dòng điện.Các bộ biến đổi này ngày càng được ứng dụng rộng rãi đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển động cơ, tiết kiệm năng lượng. Các bộ chuyển đổi (chỉnh lưu, nghịch lưu, biến tần) ngày càng được quan tâm nghiên cứu. Để đáp ứng các nhu cầu công suất lớn, cần phải nâng cao điện áp và dòng điện. Tuy nhiên do khả năng chịu dòng và áp của các linh kiện điện tử công suất có giới hạn nên song song với việc phát triển các linh kiện công suất lớn, người ta dùng giải pháp mắc song song để tạo dòng điện cao và mắc nối tiếp để tăng điện áp. Giải pháp mắc nối tiếp cho ra đời các cấu trúc mạch nghịch lưu áp đa bậc thay cho nghịch lưu áp hai bậc truyền thống. Mạch nghịch lưu áp đa bậc có nhiều ưu điểm như công suất cao hơn, chất lượng điện áp và dòng điện ngõ ra tốt hơn, mạch lọc đầu ra nhỏ hơn so với nghịch lưu áp hai bậc. Tuy nhiên nó cũng có nhiều nhược điểm như cần nhiều linh kiện hơn, giải thuật điều khiển phức tạp hơn và vì vậy giá thành cũng đắt hơn. 17