技術背景

本發明屬于電力電子與電力傳動技術領域，具體涉及一種模塊分離式風力發電機控制系統及方法。

背景技術：

當下全球生態環境不斷惡化，各國對新能源的開發和利用也在日益增加。風力發電系統在能源發電系統中占有十分重要的地位。當前，風力發電系統均采用單支路背靠背結構，此種結構存在很多問題。主要有以下幾個方面：發電機定子采用整體研制、運輸和裝配的方法，加之強風等環境因素，導致施工困難等一系列問題；定子一旦發生故障，電機整體及其控制系統都將癱瘓，供電可靠性受到威脅，對生產工程產生重大影響；發電機輸出功率小，輸出功率密度低，不能根據負載或電網的需求決定投入運行的功率，運行效率低；永磁電機轉速檢測采用傳統安裝光電編碼器方法，降低了系統可靠性，提高了產品成本；電網側變流器輸出電壓含有大量的高次諧波，對電網或負載產生不利影響。為了解決上述問題，本發明采用電機定子多瓣拼接化的組合形式，并設計了一整套能量轉換系統和永磁發電機的控制系統，能夠很好的解決上述問題，對于優化未來能源結構以及改善生態環境等諸多方面具有十分重大意義。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提出了一種模塊分離式風力發電機控制系統及控制方法，以解決風力發電系統中由于定子整體研制、運輸和裝配，導致施工困難問題、解決多單元定子協調控制和冗余控制問題、解決風力發電系統中輸出功率小，密度低和功率可調性不強問題、解決風力發電系統中機側變流器輸入電流諧波分量大，功率因數低問題、解決風力發電系統中負載側或網側輸出電壓諧波含量高，輸出電壓波形不夠正弦問題、解決系統可靠性低，成本高問題。

本發明的具體技術方案為：

一種模塊分離式風力發電機控制系統，包含模塊分離式永磁同步發電機、三組永磁同步發電機無速度傳感器控制單元、h橋五電平逆變器、電網側控制單元及lc濾波電路；其中，三組永磁同步發電機無速度傳感器控制單元通過并聯的方式協調控制模塊分離式永磁同步發電機的三個定子單元；模塊分離式永磁同步發電機的整圓定子采用分瓣式結構，先將定子單元根據拆分規則分成t0個獨立的子模塊，再將相鄰的三個子模塊通過繞組換相連接和星型連接方式組成定子單元；其中三個定子單元共用一個轉子，轉子采用表貼結構。

所述的永磁同步發電機無速度傳感器控制單元包括控制單元和pwm整流器單元，所述的控制單元通過相互通信實現模塊分離式永磁同步電機的協同控制。

所述的控制單元包括分布式協同控制器、轉速與位置估算單元和電流控制單元；其中，轉速與位置估算單元輸出的每個定子單元的轉速值作為分布式協同控制器的輸入，分布式協同控制器輸出的最優電流控制量作為電流控制單元的輸入，電流控制單元輸出兩相靜止坐標系下的直軸參考電壓和交軸參考電壓通過svpwm發生器獲得pwm整流電路驅動信號作為pwm整流器單元的輸入，pwm整流器單元輸出的直流電壓相互串聯作為h橋五電平逆變器的輸入直流電壓，電網側控制單元產生pwm信號來控制h橋五電平逆變器的輸出，再通過lc濾波電路得到濾波后的三相正弦交流電。

上述模塊分離式永磁同步電機的設計方法，包括以下步驟：

步驟1:計算整體電機能拆分成的子模塊個數t0＝gcd(q,p)，q和p為整圓電機的槽數和極對數，gcd(q,p)表示q與p的最大公約數；t0≥9且為3的倍數；

步驟2：計算子模塊構成定子單元后，定子單元間隔的子模塊的個數k為整數；

步驟3：計算每個子模塊定子槽數、極對數、槽距角和每極每相槽數，畫出槽電勢星型圖，做出子模塊定子繞組展開圖；

步驟4：根據步驟1和步驟2中的計算，畫出定子單元槽電勢星型圖，將3個子模塊通過換相連接的方法組成3個定子單元；

步驟4-1：定子單元的a相連接方式為：第一個子模塊的a相首端-第一個子模塊的a相末端-第二個子模塊的b相首端-第二個子模塊的b相末端-第三個子模塊的c相首端-第三個子模塊的c相末端；

步驟4-2：定子單元的b相連接方式為：第一個子模塊的b相首端-第一個子模塊的b相末端-第二個子模塊的c相首端-第二個子模塊的c相末端-第三個子模塊的a相首端-第三個子模塊的a相末端；

步驟4-3：定子單元的c相連接方式為：第一個子模塊的c相首端-第一個子模塊的c相末端-第二個子模塊的a相首端-第二個子模塊的a相末端-第三個子模塊的b相首端-第三個子模塊的b相末端。

所述的控制單元包括分布式協同控制器、轉速與位置估算單元和電流控制單元。其中：

分布式協同控制器：用于采用構建無向圖的方法對三個控制單元通信關系進行描述，根據構建的無向圖建立各個控制單元的鄰接權重矩陣，并根據轉速估計值、給定轉速值、同步誤差補償系數和鄰接權重矩陣建立系統誤差矩陣，通過設定實數矩陣和設定值，根據建立的系統誤差矩陣得到分布式協同控制器的輸出值；

轉速與位置算單元：用于采樣各個定子模塊零序載波電壓信號，將定子模塊零序載波電壓通過低通濾波器并進行信號調制獲得含有轉速信息的信號，將調制后的信號通過pi調節器獲得每個定子單元的轉速估算值。轉速估計值通過積分環節可以得到每個定子模塊的位置信息；

電流控制單元：用于采樣發電機輸出端的a相、b相和c相電流，根據采集的a相、b相和c相電流和分布式協同控制器輸出值，根據上述輸出和采樣值獲得兩相靜止坐標系下直軸參考電壓和交軸參考電壓，再采用空間矢量調制獲得輸出的pwm信號，將獲得pwm整流信號同過驅動電路獲得pwm整流電路驅動信號；

所述的電網側控制單元：用于采樣h橋五電平逆變器輸出端濾波后的a相、b相和c相電壓電流量，根據以上采樣值和設定值得到兩相靜止坐標系下直軸參考電壓和交軸參考電壓，再采用空間矢量調制獲得輸出的pwm信號，將獲得pwm整流信號同過驅動電路獲得h橋五電平逆變器電路驅動信號。

上述一種模塊分離式風力發電機控制系統的控制方法，包括以下步驟：

步驟1：三組永磁同步發電機無速度傳感器控制單元同時采集電機側的a相、b相、c相電流檢測信號壓和零序載波電壓信號；

步驟2：三組永磁同步發電機無速度傳感器控制單元分別根據所采集電機側的a相、b相、c相電流檢測信號壓和零序載波電壓信號，協調控制獲得pwm信號；

步驟2-1：根據零序載波電壓信號獲得轉子速度估計值，并同時發送至每個控制單元，實現單元間通信；

步驟2-1-1：利用數模轉換技術采集定子模塊的零序載波電壓信號，并將采集來的電壓信號進行帶通濾波；

步驟2-1-2：將帶通濾波后的電壓信號與高頻余弦電壓信號相乘，獲得包含位置和轉速信息的電流信號；

步驟2-1-3：采用pi算法獲得轉子轉速估計值，將轉速估計值通過積分器獲得轉子相角估計值，用于坐標轉換。

步驟2-2：構建無向圖來描述三個控制單元間的通信關系，并建立各個單元的鄰接權重矩陣；所述鄰接權重矩陣為是對稱矩陣，該矩陣行和列都為3；矩陣中的元素為0或1，當無速度傳感器控制單元間存在通信關系時，元素為1，否則為0；

步驟2-3：根據構建的無向圖建立各個控制單元的鄰接權重矩陣，并根據轉速估計值、給定轉速值、同步誤差補償系數和鄰接權重矩陣建立系統誤差矩陣；所述的同步誤差補償系數為兩個定子單元的轉動慣量比值；系統誤差矩陣為3行1列的矩陣，其中的元素為其中一個控制單元轉速估計值與其他控制單元轉速估計值之差乘以系數1，加上其中一個控制單元轉速估計值與給定轉速估計值之差乘以系數2；此中的系數1為鄰接權重矩陣中的元素與相應同步誤差補償系數的乘積；系數2值都為1。

步驟2-4：通過設定實數矩陣和設定值，根據建立的系統誤差矩陣得到分布式協同控制器的輸出值；

步驟2-5：根據采集的a相、b相和c相電流和分布式協同控制器輸出值，根據上述輸出和采樣值獲得兩相靜止坐標系下直軸參考電壓和交軸參考電壓，再采用空間矢量調制獲得輸出的pwm信號；

步驟2-5-1：分布式協同控制器輸出值作為交軸電流參考值；

步驟2-5-2:將交軸電流參考值與交軸電流反饋值作差得到交軸電流誤差值；將直軸電流參考值與直軸電流反饋值作差得到直軸電流誤差值；

步驟2-5-3：將交軸電流誤差值、直軸電流誤差值經pi算法計算分別得到直軸電壓參考值、交軸電壓參考值；將直軸電壓參考值、交軸電壓參考值與前饋量作代數運算得到新的直軸電壓參考值、交軸電壓參考值；

步驟2-5-4：新的直軸電壓參考值、交軸電壓參考值經反park變換后得到三相靜止坐標系下的a相、b相和c相，再與高頻電壓信號求和得到高頻a相、b相和c相電壓參考值；

步驟2-5-5：根據高頻a相、b相和c相電壓參考值和電機轉子相角估算值進行反park變換得到兩相靜止坐標系下的直軸電壓參考值和交軸電壓參考值，再使用空間矢量調制得到pwm信號。

步驟3：pwm信號改變定子電壓和頻率，實現各個定子單元協同控制、最大功率追蹤和最大效率利用風能；

步驟4：電網側控制單元采集電網a相、b相和c相電流電壓信號和逆變電路直流側電壓信號作為控制單元的輸入，通過控制單元控制產生pwm信號作為h橋五電平逆變器的控制信號。

步驟4-1：電網側控制單元同時采集電網a相、b相和c相電流電壓信號和逆變電路直流側電壓信號；

步驟4-2：電網側控制單元根據采集電網a相、b相和c相電流信號和逆變電路直流側電壓信號，控制得到pwm信號；

步驟4-2-1：直流側電壓設定值與直流側電壓反饋值作差得到直流電壓差信號，將直流電壓差信號經pi算法計算得到直軸電流參考值；

步驟4-2-2：將直軸電流參考值與直軸電流反饋值作差得到直軸電流誤差信號，將交軸電流參考值與交軸電流反饋值作差得到交軸電流誤差信號；

步驟4-2-3：將直軸電流誤差信號經pi算法計算得到直軸電壓參考信號，再與前饋量作代數運算后得到新的直軸電壓參考值；將交軸電流誤差信號經pi算法計算得到交軸電壓參考信號，再與前饋量作代數運算后得到新的交軸電壓參考值；

步驟4-2-4：根據新的直軸電壓參考值、新的交軸電壓參考值和電機轉子相角估算值進行反park變換得到兩相靜止坐標系下的直軸電壓參考值和交軸電壓參考值，再使用空間矢量調制得到pwm信號。

步驟4-3：pwm信號改變逆變器開關管的導通方式，實現變流器輸出無功功率為零。

本發明的有益效果為：

本發明一種模塊分離式風力發電機控制系統及方法，以模塊分離式永磁同步發電機為控制對象，通過對永磁同步發電機在不同風速下的最大功率跟蹤控制、發電機側單位功率因素控制和多定子單元協同控制，實現風力發電系統大功率、高質量電能的輸送。在模塊分離式永磁電機發電機轉速和位置估計上，為節省成本、提高系統可靠性，采用零序載波電壓檢測無速度傳感器系統；為提高電機側功率因素，降低諧波干擾，在發電機側采用電壓型pwm整流電路；為提高電能質量，降低風力發電不穩定因素對電網的干擾，在電網側采用h橋五電平逆變電路；被控對象為模塊分離式同步發電機，解決風力發電系統中由于定子整體研制、運輸和裝配，導致施工困難問題和多模塊定子協調控制和冗余控制問題。

附圖說明

圖1為本發明一種實施例的模塊分離式永磁同步發電機系統框圖。

圖2為本發明一種實施例的模塊分離式永磁同步發電機結構示意圖。

圖3為本發明一種實施例的9槽2極子模塊槽電勢星型圖。

圖4為本發明一種實施例的9槽2極子模塊定子繞組展開圖。

圖5為本發明一種實施例的27槽6極定子單元槽電勢星型圖。

圖6為本發明一種實施例的27槽6極定子單元定子繞組展開圖。

圖7為本發明一種實施例的模塊分離式永磁同步風力發電機無速度傳感器控制系統1框圖。

圖8為本發明一種實施例的模塊分離式永磁同步發電機電網側控制系統框圖。

圖9為本發明一種實施例的pwm整流電路輸出直流電壓波形。

圖10為本發明一種實施例的變壓器高壓側三相電壓波形。

圖11為本發明一種實施例的h橋逆變器輸出a相電壓電壓波形。

圖12為本發明一種實施例的h橋逆變器輸出b相電壓電壓波形。

圖13為本發明一種實施例的h橋逆變器輸出a相、b相線電壓電壓波形。

圖中：1模塊分離式永磁同步電機；2第一永磁發電機無速度傳感器系統；3第二永磁發電機無速度傳感器系統；4第三永磁發電機無速度傳感器系統；5h橋五電平逆變器；6電網側控制單元；7lc濾波電路。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明一種實施例做進一步說明。

本發明實施例中，一種模塊分離式風力發電機控制系統，如圖1所示，包含模塊分離式永磁同步電機1、第一永磁發電機無速度傳感器系統2、第二永磁發電機無速度傳感器系統3、第三永磁發電機無速度傳感器系統4、h橋五電平逆變器5、電網側控制單元6和lc濾波電路7。其中第一永磁發電機無速度傳感器系統2、第二永磁發電機無速度傳感器系統3、第三永磁發電機無速度傳感器系統4通過并聯方式協調控制模塊分離式永磁同步電機1的三個定子單元。

本發明實施例中，模塊分離式永磁同步發電機結構，如圖2所示，以81槽36極三相永磁同步發電機為例。永磁同步發電機有9個子模塊，每個子定子模塊相互獨立，共用一個轉子，相鄰三個子模塊構成一個定子單元。電機子模塊采用不等跨距雙層分數槽疊繞組的繞線方法，此種繞線法可以實現電機定子電氣和機械解耦，減小每極磁通脈振，改善電勢波形，使電機能更好得應用在風力發電系統。電機轉子采用表貼式結構，相對于其他轉子結構而言，表貼式結構能夠使定子和轉子之間的氣隙比較均勻，表現為隱極特性。

本發明實施例中，通過下面所述的方法實現電機繞組的設計:

ⅰ電機的拆分規則及其父子模塊槽極數計算

電機定子槽數q＝81，轉子極數2p＝36，則定子槽數q和轉子對極數p最大公約數t0＝9，所以電機的定子可以拆分成9個相互獨立的定子模塊，本發明中定義為子模塊。由于9個子模塊相互獨立，所以每個子模塊的定子槽數qs和轉子極對數ps分別為：

所以，81槽36極三相永磁同步發電機可以拆分成9個空間上均勻分布的子模塊。根據可知，k＝0，所以定子單元間隔子模塊個數為0。將空間上相鄰分布的3個子模塊繞組連接起來，則形成3個新的定子模塊，本發明中定義為定子單元，則每個定子單元定子槽數qf和轉子極數pf分別為：

qf＝3qs＝3×9＝27pf＝3ps＝3×2＝6

ⅱ子模塊定子繞組繞制方法

本發明中子模塊定子繞組采用不等跨距雙層分數槽疊繞組，具體方法如下。

①計算槽距角α和每極每相槽數q，分別為：

其中，m為電機子模塊繞組相數，此處m＝3。

本發明中節距取所以節距為：

②畫出電機子模塊槽電勢星型圖，如圖3所示。

③子模塊定子繞組展開圖

子模塊定子繞組為不等跨距雙層分數槽疊繞組，采用繞組反向嵌放的方法，此種方能實現電機定子的電氣和機械解耦。規定順時針方向為正方向，子模塊定子繞組展開圖如圖4所示。

ⅲ定子單元定子繞組繞制方法

三個9槽2極的子模塊構成一個27槽6極的定子單元，每個定子單元定子繞組由三個子模塊定子繞組連接而成。規定順時針為正方向，則定子單元槽電勢星型圖如圖5所示。

為了使定子單元定子繞組三相旋轉對稱，定子單元三相定子繞組自感相等，減小定子單元定子繞組三相間的互感，本發明采用子模塊繞組換相連接的方法組成定子單元定子繞組。如圖6為定子單元定子繞組展開圖，其中a1，b1，c1，x1，y1，z1為子模塊1的三相繞組連接端子；a2，b2，c2，x2，y2，z2為子模塊2的三相繞組接線端子；a3，b3，c3，x3，y3，z3為子模塊3的三相繞組接線端子，每個定子單元結構相同。以定子單元1為例，采用子模塊繞組換相連接的方法后，定子單元1定子繞組構成為：

a相：a1-x1-b2-y2-c3-z3

b相：b1-y2-c2-z2-a3-z3

c相：c1-z1-a2-x2-b3-y3

本發明例中，模塊分離式永磁同步風力發電機無速度傳感器控制系統，控制方法框圖如圖7所示，包括以下步驟：

步驟1：第一永磁同步發電機無速度傳感器控制單元、第二永磁同步發電機無速度傳感器控制單元、第三永磁同步發電機無速度傳感器控制單元同時采集電機側的a相、b相、c相電流檢測信號壓和零序載波電壓信號；

本發明實施例中，采用三個電流互感器和三個電壓互感器同時采集電機側a相、b相、c相電流信號和零序載波電壓信號，并將采樣信號發送到各個控制單元；

步驟2：第一永磁同步發電機無速度傳感器控制單元、第二永磁同步發電機無速度傳感器控制單元、第三永磁同步發電機無速度傳感器控制單元根據所采集電機側的a相、b相、c相電流檢測信號壓和零序載波電壓信號，協調控制獲得pwm信號；

本發明實施例中，以第一永磁同步發電機無速度傳感器控制單元為例闡述控制系統設計，圖7為模塊分離式永磁同步風力發電機無速度傳感器控制系統1框圖，具體步驟如下：

步驟2-1：采集零序載波電壓信號獲得轉子速度估計值并同時發送至每個控制單元中來實現單元間通信；

步驟2-1-1：利用數模轉換技術采集定子模塊的零序載波電壓信號并將采集來的電壓信號進行帶通濾波；

步驟2-1-2：將帶通濾波后的電壓信號與高頻余弦電壓信號相乘，獲得包含位置和轉速信息的信號；

本發明實施例中，將帶通濾波后零序載波電壓與調制信號2cosωht相乘得到再經低通濾波器lpf濾波后，可得到包含轉速和δθ相角誤差信息的值f(δθ)，信號調制過程中公式如下：

式中，l0為電機每相繞組的基波電感，l2為電機每相繞組的二次諧波電感；

步驟2-1-3：采用pi算法獲得轉子轉速估計值，將轉速估計值通過積分器獲得轉子相角估計值，用于坐標轉換。

本發明實施例中，將f(δθ)通過pi調節器可得到定子單元1的轉速值將通過一個積分器就可以得到定子單元1的轉子位置信息其值可用于用于坐標變換。

步驟2-2：構建無向圖來描述三個控制單元間的通信關系，并建立各個單元的鄰接權重矩陣；

本發明實施例中，建立無向圖g(v1,v2,v3)，v1,v2,v3表示3個協同控制單元，圖的每條邊鄰接權重矩陣其中i,j＝1,2,3。鄰接權重矩陣中的元素aij為1或0，當vi,vj之間有通信關系時，aij＝1，否者aij＝0。入度矩陣d＝diag(di)，其中，i,j＝1,2,3，拉普拉斯矩陣為l＝d-a。所以鄰接權重矩陣a、入度矩陣d、拉普拉斯矩陣l分別為：

步驟2-3：根據構建的無向圖建立各個控制單元的鄰接權重矩陣，并根據轉速估計值、給定轉速值、同步誤差補償系數和鄰接權重矩陣建立系統誤差矩陣；

本發明實施例中，對于第i個節點，構建誤差向量ei(t)為：

其中，i,j＝1,2,3，為同步誤差補償系數，kij≠kji，ji和jj為第i個和第j個單元電機的轉動慣量。

所以系統誤差向量e(t)為：

步驟2-4：通過設定實數矩陣和設定值，根據建立的系統誤差矩陣得到分布式協同控制器的輸出值；

本發明實施例中，分布式協同控制器輸出為：

ui＝ω^*+kei

其中，i＝1,2,3，k為1×2的常數矩陣。

常數矩陣k計算步驟如下所示：

①計算j^*＝ei^τ(0)pei(0)。ei(0)為t＝0時的初始值，p＝p^τ>0且滿足a^τp+pa-pbr^-1b^τp+q＝0，式中，q＝q^τ>0，r＝r^τ>0，q和r為2×2的矩陣，

②選取性能指標參數γ，使γmin<γ<γmax。其中，γmin＝j^*，γmax＝10j^*；

③設矩陣y和矩陣滿足如下的線性矩陣不等式：

④若第三步線性矩陣不等式無解，則提升性能指標參數γ的數值，再次執行第三步，直到算出k的值。

步驟2-5：根據采集的a相、b相和c相電流和分布式協同控制器輸出值，根據上述輸出和采樣值獲得兩相靜止坐標系下直軸參考電壓和交軸參考電壓，再采用空間矢量調制獲得輸出的pwm信號。

步驟2-5-1：分布式協同控制器輸出值u1作為交軸電流參考值iqref；

步驟2-5-2：iq作為q軸控制的反饋值，與u1比較后產生q軸控制的誤差值iqe；設定d軸的參考值將id作為d軸控制的反饋值，與比較后產生d軸控制的誤差值ide。

步驟2-5-3：iqe經pi電流調節器并與前饋值做代數運算，得到參考信號uqref，其中lg為定子電感；iqe經pi電流調節器并與前饋值做代數運算，其中lg為定子電感，得到參考信號udref。

步驟2-5-4：udref、uqref經dq-abc坐標變換得到uaref、ubref、ucref，uaref、ubref、ucref與注入的高頻電壓量uahf、ubhf、uchf合成形成含有高頻量的

步驟2-5-5：經abc-αβ坐標變換的到svpwm模塊的輸入量將輸入svpwm模塊，其產生的脈沖經驅動電路后就可作為三相pwm整流電路開關管igbt驅動信號。

本發明實施例中，模塊分離式永磁同步發電機電網側控制系統，如圖8所示。具體步驟如下：

步驟1：功率控制單元同時采集電網側a相、b相和c相電流電壓信號和逆變電路直流側電壓信號；

本發明實施例中，分別采用電壓傳感器和電流傳感器采集a相、b相和c相電壓信號、直流側電壓和a相、b相和c相電流信號；

步驟2：功率控制單元根據采集電網側a相、b相和c相電流信號和逆變電路直流側電壓信號，控制得到pwm信號；

本發明實施例中，模塊分離式永磁同步發電機電網側控制系統，如圖8所示。具體步驟如下：

步驟2-1：設定直流參考電壓并采樣h橋五電平逆變器直流側輸入電壓u′dc作為直流環的反饋電壓，與直流參考電壓比較后的到誤差值u′dce，將其經過pi電壓調節器得到d軸電流的參考值

步驟2-2：d軸電流的參考值與d軸電流的反饋值isd比較的到d軸電流誤差isde；給定q軸電流的參考值經abc-dq坐標變換后的isq作為q軸電流的反饋值，與比較之后得到q軸電流的誤差isqe；

步驟2-3：將其經過pi電流調節器后得到d軸電壓的參考值usdref。將d軸電壓的參考值usdref與前饋量ωslsisq、d軸電壓反饋值usq做代數運算后的到svpwm模塊的d軸電壓的參考值其中ls為電網側線路電感和變壓器漏感之和；將其經過pi電流調節器后得到q軸電壓參考值usqref，將q軸電壓參考值usqref與前饋量ωslsisd、q軸電壓反饋值usq做代數運算后得到svpwm模塊q軸電壓的參考值

步驟2-4：將d軸電壓的參考值與q軸電壓的參考值經dq-αβ坐標變換后的到svpwm模塊的輸入值svpwm模塊輸出的脈沖信號，經驅動電路后作為h橋五電平逆變器開關管igbt驅動信號。

本發明實施例中，如圖9所示，pwm整流電路將三相交流電能整流成直流電能，通過控制系統控制，輸出的直流電壓穩定在600v,且穩定性和動態響應比較好。

本發明實施例中，如圖10所示，系統最后輸出的三相交流電壓穩定在3kv，在電壓質量和頻率穩定上都能滿足電網或負載的要求。

本發明實施例中，如圖11、圖12所示，h橋五電平逆變器輸出端的a相、b相電壓為5電平；如圖13所示，h橋五電平逆變器輸出端的a相、b相線電壓為9電平。