專利名稱：四電平拓撲單元及其應用電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電力電子技術技術領域，尤其涉及四電平拓撲單元及其應用電路。
背景技術：
逆變器可以將直流電轉變?yōu)榻涣麟?。隨著技術的不斷發(fā)展和進步，人們生活水平的不斷提高，逆變器也成為了人們應急和外出的一種重要設備。目前的逆變器多為二極管鉗位型逆變器或飛跨電容型逆變器。圖1和圖2分別示出了傳統(tǒng)四電平逆變器的部分結構。其中，圖1為二極管鉗位型四電平逆變器的部分結構，圖2為飛跨電容型四電平逆變器的部分結構。在圖1所示逆變器結構中，通過電容Cl、C2和C3產(chǎn)生四個不同電位的電信號，并且每個四電平拓撲單元包括六個開關管和十個二極管；在圖2所示逆變器結構中，每個四電平拓撲單元包括六個開關管和六個二極管，但是逆變器中必須設置電容C1、C2、C3、C4、C5和C6來產(chǎn)生四個不同電位的電信號。因此，傳統(tǒng)的二極管鉗位型四電平逆變器和飛跨電容型四電平逆變器中使用的半導體器件數(shù)量較多，增加了逆變器的成本，并且也增大了逆變器的封裝難度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種應用于四電平逆變器的四電平拓撲單元， 可以減小四電平逆變器中半導體器件的數(shù)量，有效降低四電平逆變器的成本和封裝難度。 本發(fā)明還提供了多種四電平逆變器和一種四電平直流交流轉換芯片。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案—種四電平拓撲單元，應用于四電平逆變器中，包括第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管、第六開關管、第一鉗位二極管、第二鉗位二極管和六個二極管；所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管和第六開關管分別反向并聯(lián)一個二極管；直流電源的正端依次通過第一電容、第二電容和第三電容連接至所述直流電源的負端；所述第一開關管的第一端連接至所述第一電容的第一端、第二端連接至第一節(jié)點；所述第二開關管的第一端連接至所述第一節(jié)點、第二端連接至第二節(jié)點；所述第五開關管的第一端連接至所述第二節(jié)點、第二端連接至第三節(jié)點；所述第六開關管的第一端連接至所述第三節(jié)點、第二端連接至所述第三電容的第二端；所述第三開關管的第一端連接至所述第三電容的第一端、第二端連接至第四節(jié)點；所述第四開關管的第一端連接至所述第二節(jié)點、第二端連接至所述第四節(jié)點；所述第一鉗位二極管的陽極連接至所述第一電容的第二端、陰極連接至所述第一節(jié)點；所述第二鉗位二極管的陽極連接至所述第三節(jié)點、陰極連接至所述第一電容的第二端；所述第二節(jié)點為所述四電平拓撲單元的交流輸出端。
優(yōu)選的，上述四電平拓撲單元包括四個工作模態(tài)，分別為第一工作模態(tài)，所述第一開關管和第二開關管導通，其余開關管截止；第二工作模態(tài)，所述第二開關管和第五開關管導通，其余開關管截止；第三工作模態(tài)，所述第三開關管和第四開關管導通，其余開關管截止；第四工作模態(tài)，所述第五開關管和第六開關管導通，其余開關管截止。優(yōu)選的，在上述四電平拓撲單元中，所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管和第六開關管的驅動信號通過比較正弦波與第一三角波和/或第二三角波確定，所述第一三角波和第二三角波具有相同的頻率和幅值，所述第一三角波的波谷等于所述第二三角波的波峰；所述第一開關管的驅動信號由所述正弦波與所述第一三角波進行比較產(chǎn)生，當所述正弦波大于所述第一三角波時所述第一開關管導通，反之截止；所述第二開關管的驅動信號由所述正弦波與所述第二三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波的正半周期內(nèi)，當所述正弦波大于所述第二三角波時所述第二開關管導通，反之截止，在所述正弦波的負半周期內(nèi)，當所述正弦波的反向波小于所述第二三角波時所述第二開關管導通，反之截止；所述第三開關管的驅動信號由所述正弦波的反向波與所述第一三角波進行比較產(chǎn)生，當所述正弦波的反向波小于所述第一三角波時所述第三開關管導通，反之截止；所述第四開關管的驅動信號由所述正弦波與所述第二三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波的正半周期內(nèi)，當所述正弦波小于所述第二三角波時所述第四開關管導通，反之截止，在所述正弦波的負半周期內(nèi)，當所述正弦波的反向波大于所述第二三角波時所述第四開關管導通，反之截止；所述第五開關管的驅動信號由所述正弦波與所述第一三角波進行比較產(chǎn)生，當所述正弦波小于所述第一三角波時所述第五開關管導通，反之截止；所述第六開關管的驅動信號由所述正弦波的反向波與所述第一三角波進行比較產(chǎn)生，當所述正弦波的反向波大于所述第一三角波時所述第六開關管導通，反之截止。優(yōu)選的，在上述四電平拓撲單元中，所述開關管均為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，所述第一端為集電極，第二端為發(fā)射極?！N單相全橋四電平逆變器，包括電容串、第一四電平拓撲單元和第二四電平拓撲單元；所述電容串由第一電容、第二電容和第三電容依次串聯(lián)而成，直流電源的正端依次通過所述第一電容、第二電容和第三電容連接至所述直流電源的負端；所述第一四電平拓撲單元和第二四電平拓撲單元為前述任一種四電平拓撲單元， 所述第一四電平拓撲單元和第二四電平拓撲單元中第一開關管的第一端均連接至所述第一電容的第一端，所述第一四電平拓撲單元和第二四電平拓撲單元中第六開關管的第二端均連接至所述第三電容的第二端，所述第一四電平拓撲單元和第二四電平拓撲單元中第一鉗位二極管的陽極以及第二鉗位二極管的陰極均連接至所述第一電容和第二電容的公共端，所述第一四電平拓撲單元和第二四電平拓撲單元中第三開關管的第一端均連接至所述第二電容和第三電容的公共端，所述第一四電平拓撲單元和第二四電平拓撲單元的交流輸出端分別作為所述單相全橋四電平逆變器的兩個交流輸出端；用于產(chǎn)生所述第一四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位、以及用于產(chǎn)生所述第二四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位相差180°。優(yōu)選的，在上述單相全橋四電平逆變器中，所述第一四電平拓撲單元的交流輸出端連接至一個交流負載的一端，所述第二四電平拓撲單元的交流輸出端連接至所述交流負載的另一端；所述單相全橋四電平逆變器中還包括濾波電路，所述濾波電路包括第一電感、第二電感和電容；所述第一電感串聯(lián)于所述第一四電平拓撲單元的交流輸出端和所述交流負載之間；所述第二電感串聯(lián)于所述第二四電平拓撲單元的交流輸出端和所述交流負載之間；所述電容并聯(lián)于所述交流負載兩端。一種三相三線四電平逆變器，包括電容串、第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元和第三四電平拓撲單元；所述電容串由第一電容、第二電容和第三電容依次串聯(lián)而成，直流電源的正端依次通過所述第一電容、第二電容和第三電容連接至所述直流電源的負端；所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元和第三四電平拓撲單元為前述任一種四電平拓撲單元，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元和第三四電平拓撲單元中第一開關管的第一端均連接至所述第一電容的第一端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元和第三四電平拓撲單元中第六開關管的第二端均連接至所述第三電容的第二端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元和第三四電平拓撲單元中第一鉗位二極管的陽極以及第二鉗位二極管的陰極均連接至所述第一電容和第二電容的公共端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元和第三四電平拓撲單元中第三開關管的第一端均連接至所述第二電容和第三電容的公共端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元和第三四電平拓撲單元的交流輸出端分別作為所述三相三線四電平逆變器的三個交流輸出端；用于產(chǎn)生所述第一四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位、用于產(chǎn)生所述第二四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位、以及用于產(chǎn)生所述第三四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位依次相差120°。優(yōu)選的，在上述三相三線四電平逆變器中，所述第一四電平拓撲單元的交流輸出端連接至第一交流負載的一端，所述第二四電平拓撲單元的交流輸出端連接至第二交流負載的一端，所述第三四電平拓撲單元的交流輸出端連接至第三交流負載的一端，所述第一交流負載的另一端、所述第二交流負載的另一端和所述第三交流負載的另一端連接；所述三相三線四電平逆變器中還包括濾波電路，所述濾波電路包括第一電感、第二電感、第三電感、第一電容、第二電容和第三電容；所述第一電感串聯(lián)于所述第一四電平拓撲單元的交流輸出端和所述第一交流負載之間；所述第二電感串聯(lián)于所述第二四電平拓撲單元的交流輸出端和所述第二交流負載之間；所述第三電感串聯(lián)于所述第三四電平拓撲單元的交流輸出端和所述第三交流負載之間；所述第一電容的一端連接至所述第一電感和第一交流負載的公共端，所述第二電容的一端連接至所述第二電感和第二交流負載的公共端，所述第三電容的一端連接至所述第三電感和第三交流負載的公共端，所述第一電容的另一端、所述第二電容的另一端和所述第三電容的另一端連接。一種三相四線四電平逆變器，包括電容串、第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元、第三四電平拓撲單元和第四四電平拓撲單元；所述電容串由第一電容、第二電容和第三電容依次串聯(lián)而成，直流電源的正端依次通過所述第一電容、第二電容和第三電容連接至所述直流電源的負端；所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元、第三四電平拓撲單元和第四四電平拓撲單元為前述任一種四電平拓撲單元，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元、第三四電平拓撲單元和第四四電平拓撲單元中的第一開關管的第一端均連接至所述第一電容的第一端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元、第三四電平拓撲單元和第四四電平拓撲單元中第六開關管的第二端均連接至所述第三電容的第二端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元、第三四電平拓撲單元和第四四電平拓撲單元中第一鉗位二極管的陽極以及第二鉗位二極管的陰極均連接至所述第一電容和第二電容的公共端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元、第三四電平拓撲單元和第四四電平拓撲單元中第三開關管的第一端均連接至所述第二電容和第三電容的公共端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元、第三四電平拓撲單元和第四四電平拓撲單元的交流輸出端分別為所述三相四線四電平逆變器的四個交流輸出端；用于產(chǎn)生第二四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位、用于產(chǎn)生第三四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位、以及用于產(chǎn)生第四四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位依次相差120°。優(yōu)選的，在上述三相四線四電平逆變器中，所述第二四電平拓撲單元的交流輸出端連接至第一交流負載的一端，所述第三四電平拓撲單元的交流輸出端連接至第二交流負載的一端，所述第四四電平拓撲單元的交流輸出端連接至第三交流負載的一端，所述第一四電平拓撲單元的交流輸出端分別連接至所述第一交流負載的一端、所述第二交流負載的一端和第三交流負載的一端，所述第一交流負載的另一端、所述第二交流負載的另一端和所述第三交流負載的另一端連接；所述三相四線四電平逆變器中還包括濾波電路，所述濾波電路包括第一電感、第二電感、第三電感、第一電容、第二電容和第三電容；所述第一電感串聯(lián)于所述第二四電平拓撲單元的交流輸出端和所述第一交流負載之間；所述第二電感串聯(lián)于所述第三四電平拓撲單元的交流輸出端和所述第二交流負載之間；所述第三電感串聯(lián)于所述第四四電平拓撲單元的交流輸出端和所述第三交流負載之間；所述第一電容的一端連接至所述第一電感和第一交流負載的公共端，所述第二電容的一端連接至所述第二電感和第二交流負載的公共端，所述第三電容的一端連接至所述第三電感和第三交流負載的公共端，所述第一電容的另一端、所述第二電容的另一端和所述第三電容的另一端連接至所述第一四電平拓撲單元的交流輸出端。一種四電平直流交流轉換芯片，包括上述任一種四電平拓撲單元，還包括五個引出端，所述五個引出端分別為第一開關管的第一端、第一鉗位二極管的陽極和第二鉗位二極管的陰極的公共端、第三開關管的第一端、第六開關管的第二端和第二節(jié)點。由此可見，本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明公開的四電平拓撲單元與現(xiàn)有技術中的二極管鉗位型四電平拓撲單元相比，減少了兩個鉗位二極管的使用，從而有效降低了逆變器的成本、簡化了逆變器的結構、并降低了封裝難度；與現(xiàn)有技術中的飛跨電容型四電平拓撲單元相比，在應用于四電平逆變器的過程中，可以減少3個電容的使用，由于電容本身的成本遠高于二極管的成本，因此有效降低了逆變器的成本。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有技術中二極管鉗位型四電平逆變器的部分結構示意圖；圖2為現(xiàn)有技術中飛跨電容型四電平逆變器的部分結構示意圖；圖3為本發(fā)明公開的一種四電平拓撲單元的電路圖；圖4為本發(fā)明公開的四電平拓撲單元處于第一工作模態(tài)時對應的拓撲圖；圖5為本發(fā)明公開的四電平拓撲單元處于第二工作模態(tài)時對應的拓撲圖；圖6為本發(fā)明公開的四電平拓撲單元處于第三工作模態(tài)時對應的拓撲圖；圖7為本發(fā)明公開的四電平拓撲單元處于第四工作模態(tài)時對應的拓撲圖；圖8為本發(fā)明公開的四電平拓撲單元中六個開關管的導通時序圖；圖9為本發(fā)明公開的四電平直流交流轉換芯片；圖10為本發(fā)明公開的一種單相全橋四電平逆變器的拓撲圖；圖11為本發(fā)明公開的另一種單相橋式四電平逆變器的拓撲圖；圖12為本發(fā)明公開的一種三相三線四電平逆變器的拓撲圖；圖13為本發(fā)明公開的另一種三相三線四電平逆變器的拓撲圖；圖14為本發(fā)明公開的一種三相四線四電平逆變器的拓撲圖；圖15為本發(fā)明公開的另一種三相四線四電平逆變器的拓撲圖。
具體實施例方式為了描述清楚，對下文中出現(xiàn)的英文縮寫和術語進行簡要說明IGBT Jnsulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管；MOSFET =Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金屬-氧化層-半導體-場效晶體管，簡稱金氧半場效晶體管；IGCT Intergrated Gate Commutated Thyristors，集成門極換流晶閘管；IEGT Jnjection Enhanced Gate Transistor，是耐壓達 4KV 以上的 IGBT 系列電力電子器件。本發(fā)明公開一種應用于四電平逆變器的四電平拓撲單元，可以減小四電平逆變器中半導體器件的數(shù)量，有效降低四電平逆變器的成本和封裝難度。另外，本發(fā)明還公開了多種應用該四電平拓撲單元的四電平逆變器。為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。參見圖3，圖3為本發(fā)明公開的一種四電平拓撲單元的電路圖。該四電平拓撲單元包括第一開關管Tl、第二開關管T2、第三開關管T3、第四開關管T4、第五開關管T5、第六開關管T6、第一鉗位二極管DB1、第二鉗位二極管DB2、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5和第六二極管D6。直流電源31的正端DC+依次通過第一電容Cl、第二電容C2和第三電容C3連接至直流電源31的負端DC-。第一開關管Tl的第一端連接至第一電容Cl的第一端(即直流電源31的正端 DC+)，第一開關管Tl的第二端連接至第一節(jié)點a ；第二開關管T2的第一端連接至第一節(jié)點 a，第二開關管T2的第二端連接至第二節(jié)點b ；第五開關管T5的第一端連接至第二節(jié)點b， 第五開關管T5的第二端連接至第三節(jié)點c ；第六開關管T6的第一端連接至第三節(jié)點，第六開關管T6的第二端連接至第三電容的第二端；第三開關管T3的第一端連接至第三電容C3 的第一端(即第二電容C2的第二端，也就是第二電容C2和第三電容C3的公共端M2)，第三開關管T3的第二端連接至第四節(jié)點d ；第四開關管T4的第一端連接至第二節(jié)點b，第四開關管T4的第二端連接至第四節(jié)點d ；第一鉗位二極管DBl的陽極連接至第一電容Cl的第二端(即第二電容C2的第一端，也就是第一電容Cl和第二電容C2的公共端Ml)，第一鉗位二極管DBl的陰極連接至第一節(jié)點a ；第二鉗位二極管DB2的陽極連接至第三節(jié)點c，第二鉗位二極管DB2的陰極連接至第一電容Cl的第二端(即第二電容C2的第一端，也就是第一電容Cl和第二電容C2的公共端Ml)。并且，在各個開關管的兩端分別反向并聯(lián)一個二極管，具體的第一開關管Tl的第一端和第二端之間反向并聯(lián)第一二極管D1，第二開關管T2的第一端和第二端之間反向并聯(lián)第二二極管D2，第三開關管T3的第一端和第二端之間反向并聯(lián)第三二極管D3，第四開關管"Γ4的第一端和第二端之間反向并聯(lián)第四二極管D4，第五開關管T5的第一端和第二端之間反向并聯(lián)第五二極管D5，第六開關管T6的第一端和第二端之間反向并聯(lián)第六二極管 D6。第二節(jié)點b (即第二開關管T2的第二端和第五開關管T5的第一端的公共端)為該四電平拓撲單元的交流輸出端AC。與現(xiàn)有技術中的二極管鉗位型四電平拓撲單元相比，本發(fā)明公開的四電平拓撲單元中僅包括兩個鉗位二極管，減少了鉗位二極管的使用數(shù)量。另外，現(xiàn)有技術提供的另一種飛跨電容型四電平拓撲單元中，雖然去掉了鉗位二極管，但是為了生成多電平需要增加飛跨電容，在每個逆變器中需要使用6個電容，由于電容本身的成本較高，最終導致飛跨電容型逆變器成本的增高，而本發(fā)明公開的四電平拓撲單元在應用于四電平逆變器時僅需使用3個電容，可有效降低逆變器的成本。綜上，本發(fā)明公開的四電平拓撲單元與現(xiàn)有技術中的二極管鉗位型四電平拓撲單元相比，減少了兩個鉗位二極管的使用，從而有效降低了逆變器的成本、簡化了逆變器的結構、并降低了封裝難度；與現(xiàn)有技術中的飛跨電容型四電平拓撲單元相比，在應用于四電平逆變器的過程中，可以減少3個電容的使用，由于電容本身的成本遠高于二極管的成本，因此有效降低了逆變器的成本。需要說明的是，以上六個開關管可以為IGBT管、MOSFET管、IGCT管、或IEGT管。 當各個開關管均為IGBT管時，其第一端為集電極，第二端為發(fā)射極?？梢岳斫獾氖牵陨狭鶄€開關管也可以選擇其他類型的開關管。需要說明的是，以上開關管反向并聯(lián)的二極管可以為獨立的二極管，也可以是與開關管封裝集成在一起的二極管。本發(fā)明公開的四電平拓撲單元具有四種工作模態(tài)，每種工作模態(tài)有兩個開關管導通，下面結合附圖對四電平拓撲單元的四種工作模態(tài)進行詳細說明。請參見圖4 圖7，圖4 圖7分別為本發(fā)明公開的四電平拓撲單元處于第一工作模態(tài)、第二工作模態(tài)、第三工作模態(tài)和第四工作模態(tài)時對應的拓撲圖。需要說明的是，沒有脈沖驅動的開關管在圖中以細實線示出，有脈沖驅動的開關管和導通的路徑以粗實線示出。第一工作模態(tài)第一開關管Tl和第二開關管T2均導通，其余開關管均截止。當交流輸出端AC流出電流時，電流路徑為直流電源正端DC+-第一開關管Tl-第二開關管 T2-交流輸出端AC。當由交流輸出端AC流入電流時，電流路徑為交流輸出端AC-第二二極管D2-第一二極管Dl-直流電源正端DC-。第二工作模態(tài)第二開關管T2和第五開關管T5均導通，其余開關管均截止。當交流輸出端AC流出電流時，電流路徑為第二電容C2的第一端Ml-第一鉗位二極管DBl-第二開關管T2-交流輸出端AC。當由交流輸出端AC流入電流時，電流路徑為交流輸出端 AC-第五開關管T5-第二鉗位二極管DB2-第二電容C2的第一端Ml。第三工作模態(tài)第三開關管T3和第四開關管T4導通，其余開關管均截止。當交流輸出端AC流出電流時，電流路徑為第三電容C3的第一端M2-第三開關管T3-第四二級管 D4-交流輸出端AC。當由交流輸出端AC流入電流時，電流路徑為交流輸出端AC-第四開關管T4-第三二極管D3-第三電容的第一端M2。第四工作模態(tài)第五開關管T5和第六開關管T6均導通，其余開關管均截止。當交流輸出端AC流出電流時，電流路徑為直流電源負端DC-第六二極管D6-第五二極管 D5-交流輸出端AC。當由交流輸出端AC流入電流時，電流路徑為交流輸出端AC-第五開關管T5-第六開關管T6-直流電源負端。需要說明的是在第一工作模態(tài)和第二工作模態(tài)，雖然第三開關管T3上加載了驅動信號，但由于此時交流輸出端AC上加的是DC+端或者Ml端的電壓，此時第四二極管D4承受反壓阻斷電流，因此第三開關管T3并沒有導通流過電流。這是為了簡化第三開關管T3的脈沖設計。在第三工作模態(tài)，雖然第五開關管T5上加載了驅動信號，但由于此時交流輸出端 AC上加的是M2端的電壓，此時第二鉗位二極管DB2承受反壓阻斷電流，因此第五開關管T5 并沒有導通流過電流。這是為了簡化第五開關管T5的脈沖設計。在第四工作模態(tài)，雖然第四開關管T4上加載了驅動信號，但由于此時交流輸出端 AC上加的是DC-端的電壓，此時第三二極管D3承受反壓阻斷電流，因此第四開關管T4并沒CN 102570881 A 有導通流過電流。這是為了簡化第四開關管T4的脈沖設計。參見圖8，圖8為本發(fā)明公開的四電平拓撲單元中六個開關管的導通時序圖。圖8中上端的波形包括兩個三角波(分別是第一三角波A和第二三角波B)和一個正弦波Z，其中，第一三角波A、第二三角波B具有相同的頻率和相同的幅值，且第一三角波A的波谷等于第二三角波B的波峰。圖8中的Sl S6分別為加載于開關管Tl T6控制端的驅動信號，當開關管的驅動信號為高電平時，對應的開關管導通，當開關管的驅動信號為低電平時，對應的開關管截止。Sl S6是通過比較正弦波Z與第一三角波A和/或第二三角波B產(chǎn)生的。圖8中的Vao是交流輸出端AC上的電壓。第一開關管Tl的驅動信號Sl由正弦波Z與第一三角波A進行比較產(chǎn)生，當正弦波Z大于第一三角波A時第一開關管Tl導通，反之截止。第二開關管T2的驅動信號S2由正弦波Z與第二三角波B進行比較產(chǎn)生，在正弦波ζ的正半周期內(nèi)，當正弦波Z大于第二三角波B時第二開關管T2導通，反之截止；在正弦波Z的負半周期內(nèi)，當正弦波Z的反向波小于第二三角波B時第二開關管T2導通，反之截止。第三開關管T3的驅動信號S3由正弦波Z的反向波與第一三角波A進行比較產(chǎn)生， 當正弦波ζ的反向波小于第一三角波A時第三開關管T3導通，反之截止。第四開關管T4的驅動信號S4由正弦波Z與第二三角波B進行比較產(chǎn)生，在正弦波ζ的正半周期內(nèi)，當正弦波Z小于第二三角波B時第四開關管T4導通，反之截止；在正弦波Z的負半周期內(nèi)，當正弦波Z的反向波大于第二三角波B時第四開關管T4導通，反之截止。第五開關管T5的驅動信號S5由正弦波Z與第一三角波A進行比較產(chǎn)生，當正弦波Z小于第一三角波A時第五開關管T5導通，反之截止。第六開關管T6的驅動信號S6由正弦波Z的反向波與第一三角波A進行比較產(chǎn)生， 當正弦波Z的反向波大于第一三角波A時第六開關管T6導通，反之截止。本發(fā)明還公開了應用上述四電平拓撲單元的四電平逆變器，與現(xiàn)有技術中相同制式的四電平逆變器相比，可以有效降低逆變器的成本、簡化逆變器的結構，從而降低封裝難度。需要說明的是，四電平逆變器包括單相全橋逆變器、三相三線四電平逆變器和三相四線四電平逆變器。這三者的相同點在于均包括連接在直流電源兩端的電容串；不同點在于單相全橋逆變器中包含兩個四電平拓撲單元，三相三線四電平逆變器中包含三個四電平拓撲單元，三相四線四電平逆變器中包含四個四電平拓撲單元。但是，各個逆變器中的四電平拓撲單元與電容串之間的連接關系、以及其工作過程基本一致。下面分別對各種制式的四電平逆變器的結構進行說明。參見圖10，圖10為本發(fā)明公開的一種單相全橋四電平逆變器的拓撲圖。該單相全橋四電平逆變器包括電容串32、第一四電平拓撲單元33和第二四電平拓撲單元；34。其中電容串32由第一電容Cl、第二電容C2和第三電容C3依次串聯(lián)而成。在工作狀態(tài)，直流電源31的正端依次通過第一電容Cl、第二電容C2和第三電容C3連接至直流電源
1331的負端。第一四電平拓撲單元33和第二四電平拓撲單元34為本發(fā)明前文公開的任一種四電平拓撲單元，第一四電平拓撲單元33和第二四電平拓撲單元34的結構、以及與電容串32 之間的連接關系一致。具體的，第一四電平拓撲單元33和第二四電平拓撲單元34中的第一開關管的第一端均連接至第一電容Cl的第一端(即直流電源31的正端)，第一四電平拓撲單元33和第二四電平拓撲單元34中的第六開關管的第二端均連接至第三電容C3的第二端(即直流電源31的負端)，第一四電平拓撲單元33和第二四電平拓撲單元34中第一鉗位二極管的陽極以及第二鉗位二極管的陰極均連接至第一電容Cl和第二電容C2的公共端，第一四電平拓撲單元33和第二四電平拓撲單元34中的第三開關管的第一端均連接至第二電容C2 和第三電容C3的公共端，第一四電平拓撲單元33和第二四電平拓撲單元34的交流輸出端 AC分別作為單相全橋四電平逆變器的兩個交流輸出端。需要說明的是，圖10所示單相全橋四電平逆變器中各個四電平拓撲單元具有的四個工作模態(tài)，以及四電平拓撲單元中六個開關管的導通時序均與圖3所示四電平拓撲單元一致，在此不再贅述。另外，在本發(fā)明圖10所示單相全橋四電平逆變器中，用于產(chǎn)生第一四電平拓撲單元33的驅動信號的正弦波的相位、以及用于產(chǎn)生第二四電平拓撲單元34 的驅動信號的正弦波的相位相差180°。當本發(fā)明圖10所示單相全橋四電平逆變器在使用時，第一四電平拓撲單元33中的交流輸出端AC可以連接至一個交流負載的一端，第二四電平拓撲單元34中的交流輸出端AC可以連接至該交流負載的另一端。另外，可以進一步在圖10所示單相全橋四電平逆變器中增加濾波電路，如圖11所示。該濾波電流包括第一電感Ll、第二電感L2和電容C。其中，第一電感Ll串聯(lián)于第一四電平拓撲單元33的交流輸出端AC和交流負載Ve 之間，第二電感L2串聯(lián)于第二四電平拓撲單元34的交流輸出端AC和交流負載\之間，電容C并聯(lián)于交流負載Ve兩端。本發(fā)明公開的單相全橋四電平逆變器與現(xiàn)有技術中的二極管鉗位型單相全橋四電平逆變器相比，每個四電平拓撲單元中均減少了兩個鉗位二極管的使用，因此，本發(fā)明公開的單相全橋四電平逆變器與二極管鉗位型單相全橋四電平逆變器相比，減少了二極管的使用數(shù)量，從而有效降低了逆變器的成本、簡化了逆變器的結構、并降低了其封裝難度；與現(xiàn)有技術中的飛跨電容型單相全橋四電平逆變器相比，減少了 3個電容的使用，由于電容的成本遠高于二極管的成本，因此有效降低了逆變器的成本。參見圖12，圖12為本發(fā)明公開的一種三相三線四電平逆變器的拓撲圖。該三相三線四電平逆變器包括電容串32、第一四電平拓撲單元33、第二四電平拓撲單元34和第三四電平拓撲單元35。其中電容串32由第一電容Cl、第二電容C2和第三電容C3依次串聯(lián)而成。在工作狀態(tài)，直流電源31的正端依次通過第一電容Cl、第二電容C2和第三電容C3連接至直流電源 31的負端。第一四電平拓撲單元33、第二四電平拓撲單元34和第三四電平拓撲單元35為本發(fā)明前文公開的任一種四電平拓撲單元，第一四電平拓撲單元33、第二四電平拓撲單元34 和第三四電平拓撲單元35的結構、以及與電容串32之間的連接關系一致。具體的，第一四電平拓撲單元33、第二四電平拓撲單元34和第三四電平拓撲單元35中的第一開關管的第一端均連接至第一電容Cl的第一端(即直流電源31的正端)， 第一四電平拓撲單元33、第二四電平拓撲單元34和第三四電平拓撲單元35中的第六開關管的第二端均連接至第三電容C3的第二端(即直流電源31的負端)，第一四電平拓撲單元33、第二四電平拓撲單元34和第三四電平拓撲單元35中第一鉗位二極管的陽極以及第二鉗位二極管的陰極均連接至第一電容Cl和第二電容C2的公共端，第一四電平拓撲單元 33、第二四電平拓撲單元34和第三四電平拓撲單元34中的第三開關管的第一端均連接至第二電容C2和第三電容C3的公共端，第一四電平拓撲單元33、第二四電平拓撲單元34和第三四電平拓撲單元35的交流輸出端AC分別作為三相三線四電平逆變器的三個交流輸出端。需要說明的是，圖12所示三相三線四電平逆變器中各個四電平拓撲單元具有的四個工作模態(tài)，以及四電平拓撲單元中六個開關管的導通時序均與圖3所示四電平拓撲單元一致，在此不再贅述。同時，在本發(fā)明圖12所示三相三線四電平逆變器中，用于產(chǎn)生第一四電平拓撲單元33的驅動信號的正弦波的相位、用于產(chǎn)生第二四電平拓撲單元34的驅動信號的正弦波的相位、以及用于產(chǎn)生第三四電平拓撲單元35的驅動信號的正弦波的相位依次相差120°。當本發(fā)明圖10所示三相三線四電平逆變器在使用時，第一四電平拓撲單元33中的交流輸出端AC可以連接至第一交流負載的一端，第二四電平拓撲單元34中的交流輸出端AC可以連接至第二交流負載ve2的一端，第三四電平拓撲單元35的交流輸出端AC可以連接至第三交流負載ve3的一端，并且各個交流負載vei、vG2和ve3的另一端連接在一起， 如圖13所示。另外，在三相三線四電平逆變器中還可以設置濾波電路，參見圖13。該濾波電路包括第一電感Li、第二電感L2、第三電感L3、第一電容Cl、第二電容C2 和第三電容C3。其中，第一電感Ll串聯(lián)于第一四電平拓撲單元33的交流輸出端AC和第一交流負載之間；第二電感L2串聯(lián)于第二四電平拓撲單元34的交流輸出端AC和第二交流負載 ve2之間；第三電感L3串聯(lián)于第三四電平拓撲單元35的交流輸出端AC和第三交流負載ve3 之間；第一電容Cl的一端連接至第一電感Ll和第一交流負載vei的公共端，第二電容C2的一端連接至第二電感L2和第二交流負載ve2的公共端，第三電容C3的一端連接至第三電感 L3和第三交流負載ve3的公共端，并且，第一電容Cl的另一端、第二電容C2的另一端和第三電容C3的另一端連接。本發(fā)明公開的三相三線四電平逆變器與現(xiàn)有技術中的二極管鉗位型三相三線四電平逆變器相比，每個四電平拓撲單元中均減少了兩個鉗位二極管的使用，因此，本發(fā)明公開的三相三線四電平逆變器與二極管鉗位型三相三線四電平逆變器相比，減少了二極管的使用數(shù)量，從而有效降低了逆變器的成本、簡化了逆變器的結構、并降低了其封裝難度；與現(xiàn)有技術中的飛跨電容型三相三線四電平逆變器相比，減少了 3個電容的使用，由于電容的成本遠高于二極管的成本，因此有效降低了逆變器的成本。
參見圖14，圖14為本發(fā)明公開的一種三相四線四電平逆變器的拓撲圖。該三相四線四電平逆變器包括電容串32、第一四電平拓撲單元33、第二四電平拓撲單元34、第三四電平拓撲單元35和第四四電平拓撲單元36。其中電容串32由第一電容Cl、第二電容C2和第三電容C3依次串聯(lián)而成。在工作狀態(tài)，直流電源31的正端依次通過第一電容Cl、第二電容C2和第三電容C3連接至直流電源 31的負端。第一四電平拓撲單元33、第二四電平拓撲單元34、第三四電平拓撲單元35和第四四電平拓撲單元36為本發(fā)明前文公開的任一種四電平拓撲單元，第一四電平拓撲單元
33、第二四電平拓撲單元34、第三四電平拓撲單元35和第四四電平拓撲單元36的結構、以及與電容串32之間的連接關系一致。具體的，第一四電平拓撲單元33、第二四電平拓撲單元34、第三四電平拓撲單元 35和第四四電平拓撲單元36中的第一開關管的第一端均連接至第一電容Cl的第一端(即直流電源31的正端)，第一四電平拓撲單元33、第二四電平拓撲單元34、第三四電平拓撲單元35和第四四電平拓撲單元36中的第六開關管的第二端均連接至第三電容的第二端(即直流電源31的負端)，第一四電平拓撲單元33、第二四電平拓撲單元34、第三四電平拓撲單元35和第四四電平拓撲單元36中第一鉗位二極管的陽極以及第二鉗位二極管的陰極均連接至第一電容Cl和第二電容C2的公共端，第一四電平拓撲單元33、第二四電平拓撲單元
34、第三四電平拓撲單元35和第四四電平拓撲單元36中的第三開關管的第一端均連接至第二電容C2和第三電容C3的公共端，第一四電平拓撲單元33、第二四電平拓撲單元34、第三四電平拓撲單元35和第四四電平拓撲單元36的交流輸出端AC分別為三相四線四電平逆變器的四個交流輸出端。需要說明的是，圖14所示三相四線四電平逆變器中各個四電平拓撲單元具有的四個工作模態(tài)，以及四電平拓撲單元中六個開關管的導通時序均與圖3所示四電平拓撲單元一致，在此不再贅述。同時，在圖14所示三相四線四電平逆變器中，用于產(chǎn)生第二四電平拓撲單元34的驅動信號的正弦波的相位、用于產(chǎn)生第三四電平拓撲單元35的驅動信號的正弦波的相位、以及用于產(chǎn)生第四四電平拓撲單元36的驅動信號的正弦波的相位依次相差120°，而用于產(chǎn)生第一四電平拓撲單元33的驅動信號的正弦波的相位根據(jù)實際應用場景設定。當本發(fā)明圖14所示三相四線四電平逆變器在使用時，第二四電平拓撲單元34的交流輸出端AC連接至第一交流負載的一端，第三四電平拓撲單元35的交流輸出端AC 連接至第二交流負載ve2的一端，第四四電平拓撲單元36的交流輸出端AC連接至第三交流負載Ve3的一端，第一四電平拓撲單元33的交流輸出端AC分別連接至第一交流負載vei的一端、第二交流負載k的一端和第三交流負載Ve3的一端，并且，第一交流負載Vel的另一端、第二交流負載的另一端和第三交流負載Ve3的另一端連接在一起，如圖15所示。另外，在三相四線四電平逆變器中還可以設置濾波電路，參見圖15。該濾波電路包括第一電感Li、第二電感L2、第三電感L3、第一電容Cl、第二電容C2 和第三電容C3。其中，第一電感Ll串聯(lián)于第二四電平拓撲單元34的交流輸出端AC和第一交流負載之間；第二電感L2串聯(lián)于第三四電平拓撲單元35的交流輸出端AC和第二交流負載ve2之間；第三電感L3串聯(lián)于第四四電平拓撲單元36的交流輸出端AC和第三交流負載ve3 之間；第一電容Cl的一端連接至第一電感Ll和第一交流負載vei的公共端，第二電容C2的一端連接至第二電感L2和第二交流負載ve2的公共端，第三電容C3的一端連接至第三電感 L3和第三交流負載ve3的公共端，并且，第一電容Cl的另一端、第二電容C2的另一端和第三電容C3的另一端連接至第一四電平拓撲單元33的交流輸出端AC。本發(fā)明公開的三相四線四電平逆變器與現(xiàn)有技術中的二極管鉗位型三相四線四電平逆變器相比，每個四電平拓撲單元中均減少了兩個鉗位二極管的使用，因此，本發(fā)明公開的三相四線四電平逆變器與二極管鉗位型三相四線四電平逆變器相比，減少了二極管的使用數(shù)量，從而有效降低了逆變器的成本、簡化了逆變器的結構、并降低了其封裝難度；與現(xiàn)有技術中的飛跨電容型三相四線四電平逆變器相比，減少了 3個電容的使用，綜上，本發(fā)明公開的四電平逆變器，可以為單相全橋制、三相三線制和三相四線制，與相同制式的二極管鉗位型四電平逆變器相比，每個四電平拓撲單元中均減少了兩個鉗位二極管的使用，從而有效降低了逆變器的成本、簡化了逆變器的結構、并降低了其封裝難度；與相同制式的飛跨電容型四電平逆變器相比，減少了 3個電容的使用，由于電容的成本遠高于二極管的成本，因此有效降低了逆變器的成本。本發(fā)明還公開了一種四電平直流交流轉換芯片，參見圖9。在其內(nèi)部封裝有一個四電平拓撲單元，該四電平拓撲單元為本申請上述公開的任意一種四電平拓撲單元(具體結構參見前文描述，在此不再贅述)，該四電平直流交流轉換芯片還包括五個引出端，這五個引出端分別為第一開關管的第一端、第一鉗位二極管的陽極和第二鉗位二極管的陰極的公共端、第三開關管的第一端、第六開關管的第二端和第二節(jié)點。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種四電平拓撲單元，應用于四電平逆變器中，其特征在于，包括第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管、第六開關管、第一鉗位二極管、第二鉗位二極管和六個二極管；所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管和第六開關管分別反向并聯(lián)一個二極管；直流電源的正端依次通過第一電容、第二電容和第三電容連接至所述直流電源的負端；所述第一開關管的第一端連接至所述第一電容的第一端、第二端連接至第一節(jié)點；所述第二開關管的第一端連接至所述第一節(jié)點、第二端連接至第二節(jié)點；所述第五開關管的第一端連接至所述第二節(jié)點、第二端連接至第三節(jié)點；所述第六開關管的第一端連接至所述第三節(jié)點、第二端連接至所述第三電容的第二端；所述第三開關管的第一端連接至所述第三電容的第一端、第二端連接至第四節(jié)點；所述第四開關管的第一端連接至所述第二節(jié)點、第二端連接至所述第四節(jié)點；所述第一鉗位二極管的陽極連接至所述第一電容的第二端、陰極連接至所述第一節(jié)點；所述第二鉗位二極管的陽極連接至所述第三節(jié)點、陰極連接至所述第一電容的第二端；所述第二節(jié)點為所述四電平拓撲單元的交流輸出端。
2.根據(jù)權利要求1所述的四電平拓撲單元，其特征在于，所述四電平拓撲單元包括四個工作模態(tài)，分別為第一工作模態(tài)，所述第一開關管和第二開關管導通，其余開關管截止；第二工作模態(tài)，所述第二開關管和第五開關管導通，其余開關管截止；第三工作模態(tài)，所述第三開關管和第四開關管導通，其余開關管截止；第四工作模態(tài)，所述第五開關管和第六開關管導通，其余開關管截止。
3.根據(jù)權利要求2所述的四電平拓撲單元，其特征在于，所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管和第六開關管的驅動信號通過比較正弦波與第一三角波和/或第二三角波確定，所述第一三角波和第二三角波具有相同的頻率和幅值，所述第一三角波的波谷等于所述第二三角波的波峰；所述第一開關管的驅動信號由所述正弦波與所述第一三角波進行比較產(chǎn)生，當所述正弦波大于所述第一三角波時所述第一開關管導通，反之截止；所述第二開關管的驅動信號由所述正弦波與所述第二三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波的正半周期內(nèi)，當所述正弦波大于所述第二三角波時所述第二開關管導通，反之截止，在所述正弦波的負半周期內(nèi)，當所述正弦波的反向波小于所述第二三角波時所述第二開關管導通，反之截止；所述第三開關管的驅動信號由所述正弦波的反向波與所述第一三角波進行比較產(chǎn)生，當所述正弦波的反向波小于所述第一三角波時所述第三開關管導通，反之截止；所述第四開關管的驅動信號由所述正弦波與所述第二三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波的正半周期內(nèi)，當所述正弦波小于所述第二三角波時所述第四開關管導通，反之截止，在所述正弦波的負半周期內(nèi)，當所述正弦波的反向波大于所述第二三角波時所述第四開關管導通，反之截止；所述第五開關管的驅動信號由所述正弦波與所述第一三角波進行比較產(chǎn)生，當所述正弦波小于所述第一三角波時所述第五開關管導通，反之截止；所述第六開關管的驅動信號由所述正弦波的反向波與所述第一三角波進行比較產(chǎn)生，當所述正弦波的反向波大于所述第一三角波時所述第六開關管導通，反之截止。
4.一種單相全橋四電平逆變器，其特征在于，包括電容串、第一四電平拓撲單元和第二四電平拓撲單元；所述電容串由第一電容、第二電容和第三電容依次串聯(lián)而成，直流電源的正端依次通過所述第一電容、第二電容和第三電容連接至所述直流電源的負端；所述第一四電平拓撲單元和第二四電平拓撲單元為權利要求1至3任一項所述的四電平拓撲單元，所述第一四電平拓撲單元和第二四電平拓撲單元中第一開關管的第一端均連接至所述第一電容的第一端，所述第一四電平拓撲單元和第二四電平拓撲單元中第六開關管的第二端均連接至所述第三電容的第二端，所述第一四電平拓撲單元和第二四電平拓撲單元中第一鉗位二極管的陽極以及第二鉗位二極管的陰極均連接至所述第一電容和第二電容的公共端，所述第一四電平拓撲單元和第二四電平拓撲單元中第三開關管的第一端均連接至所述第二電容和第三電容的公共端，所述第一四電平拓撲單元和第二四電平拓撲單元的交流輸出端分別作為所述單相全橋四電平逆變器的兩個交流輸出端；用于產(chǎn)生所述第一四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位、以及用于產(chǎn)生所述第二四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位相差180°。
5.根據(jù)權利要求4所述的單相全橋四電平逆變器，其特征在于所述第一四電平拓撲單元的交流輸出端連接至一個交流負載的一端，所述第二四電平拓撲單元的交流輸出端連接至所述交流負載的另一端；所述單相全橋四電平逆變器中還包括濾波電路，所述濾波電路包括第一電感、第二電感和電容；所述第一電感串聯(lián)于所述第一四電平拓撲單元的交流輸出端和所述交流負載之間；所述第二電感串聯(lián)于所述第二四電平拓撲單元的交流輸出端和所述交流負載之間；所述電容并聯(lián)于所述交流負載兩端。
6.一種三相三線四電平逆變器，其特征在于，包括電容串、第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元和第三四電平拓撲單元；所述電容串由第一電容、第二電容和第三電容依次串聯(lián)而成，直流電源的正端依次通過所述第一電容、第二電容和第三電容連接至所述直流電源的負端；所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元和第三四電平拓撲單元為權利要求1至3任一項所述的四電平拓撲單元，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元和第三四電平拓撲單元中第一開關管的第一端均連接至所述第一電容的第一端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元和第三四電平拓撲單元中第六開關管的第二端均連接至所述第三電容的第二端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元和第三四電平拓撲單元中第一鉗位二極管的陽極以及第二鉗位二極管的陰極均連接至所述第一電容和第二電容的公共端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元和第三四電平拓撲單元中第三開關管的第一端均連接至所述第二電容和第三電容的公共端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元和第三四電平拓撲單元的交流輸出端分別作為所述三相三線四電平逆變器的三個交流輸出端；用于產(chǎn)生所述第一四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位、用于產(chǎn)生所述第二四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位、以及用于產(chǎn)生所述第三四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位依次相差120°。
7.根據(jù)權利要求6所述的三相三線四電平逆變器，其特征在于所述第一四電平拓撲單元的交流輸出端連接至第一交流負載的一端，所述第二四電平拓撲單元的交流輸出端連接至第二交流負載的一端，所述第三四電平拓撲單元的交流輸出端連接至第三交流負載的一端，所述第一交流負載的另一端、所述第二交流負載的另一端和所述第三交流負載的另一端連接；所述三相三線四電平逆變器中還包括濾波電路，所述濾波電路包括第一電感、第二電感、第三電感、第一電容、第二電容和第三電容；所述第一電感串聯(lián)于所述第一四電平拓撲單元的交流輸出端和所述第一交流負載之間；所述第二電感串聯(lián)于所述第二四電平拓撲單元的交流輸出端和所述第二交流負載之間；所述第三電感串聯(lián)于所述第三四電平拓撲單元的交流輸出端和所述第三交流負載之間；所述第一電容的一端連接至所述第一電感和第一交流負載的公共端，所述第二電容的一端連接至所述第二電感和第二交流負載的公共端，所述第三電容的一端連接至所述第三電感和第三交流負載的公共端，所述第一電容的另一端、所述第二電容的另一端和所述第三電容的另一端連接。
8.—種三相四線四電平逆變器，其特征在于，包括電容串、第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元、第三四電平拓撲單元和第四四電平拓撲單元；所述電容串由第一電容、第二電容和第三電容依次串聯(lián)而成，直流電源的正端依次通過所述第一電容、第二電容和第三電容連接至所述直流電源的負端；所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元、第三四電平拓撲單元和第四四電平拓撲單元為權利要求1至3任一項所述的四電平拓撲單元，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元、第三四電平拓撲單元和第四四電平拓撲單元中的第一開關管的第一端均連接至所述第一電容的第一端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元、第三四電平拓撲單元和第四四電平拓撲單元中第六開關管的第二端均連接至所述第三電容的第二端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元、第三四電平拓撲單元和第四四電平拓撲單元中第一鉗位二極管的陽極以及第二鉗位二極管的陰極均連接至所述第一電容和第二電容的公共端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元、第三四電平拓撲單元和第四四電平拓撲單元中第三開關管的第一端均連接至所述第二電容和第三電容的公共端，所述第一四電平拓撲單元、第二四電平拓撲單元、第三四電平拓撲單元和第四四電平拓撲單元的交流輸出端分別為所述三相四線四電平逆變器的四個交流輸出端；用于產(chǎn)生第二四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位、用于產(chǎn)生第三四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位、以及用于產(chǎn)生第四四電平拓撲單元驅動信號的正弦波的相位依次相差120°。
9.根據(jù)權利要求8所述的三相四線四電平逆變器，其特征在于所述第二四電平拓撲單元的交流輸出端連接至第一交流負載的一端，所述第三四電平拓撲單元的交流輸出端連接至第二交流負載的一端，所述第四四電平拓撲單元的交流輸出端連接至第三交流負載的一端，所述第一四電平拓撲單元的交流輸出端分別連接至所述第一交流負載的一端、所述第二交流負載的一端和第三交流負載的一端，所述第一交流負載的另一端、所述第二交流負載的另一端和所述第三交流負載的另一端連接；所述三相四線四電平逆變器中還包括濾波電路，所述濾波電路包括第一電感、第二電感、第三電感、第一電容、第二電容和第三電容；所述第一電感串聯(lián)于所述第二四電平拓撲單元的交流輸出端和所述第一交流負載之間；所述第二電感串聯(lián)于所述第三四電平拓撲單元的交流輸出端和所述第二交流負載之間；所述第三電感串聯(lián)于所述第四四電平拓撲單元的交流輸出端和所述第三交流負載之間；所述第一電容的一端連接至所述第一電感和第一交流負載的公共端，所述第二電容的一端連接至所述第二電感和第二交流負載的公共端，所述第三電容的一端連接至所述第三電感和第三交流負載的公共端，所述第一電容的另一端、所述第二電容的另一端和所述第三電容的另一端連接至所述第一四電平拓撲單元的交流輸出端。
10. 一種四電平直流交流轉換芯片，其特征在于，包括權利要求1至3中任一項所述的四電平拓撲單元，還包括五個引出端，所述五個引出端分別為第一開關管的第一端、第一鉗位二極管的陽極和第二鉗位二極管的陰極的公共端、第三開關管的第一端、第六開關管的第二端禾口第二節(jié)點。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種四電平拓撲單元，包括第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管、第六開關管、第一鉗位二極管、第二鉗位二極管和六個二極管。本發(fā)明公開的四電平拓撲單元與現(xiàn)有技術中的二極管鉗位型四電平拓撲單元相比，減少了兩個鉗位二極管的使用，從而有效降低了逆變器的成本、簡化了逆變器的結構、并降低了封裝難度；與現(xiàn)有技術中的飛跨電容型四電平拓撲單元相比，在應用于四電平逆變器的過程中，可以減少3個電容的使用，由于電容本身的成本遠高于二極管的成本，因此有效降低了逆變器的成本。本發(fā)明還公開了多種四電平逆變器和一種四電平直流交流轉換芯片。
文檔編號H02M7/483GK102570881SQ201210038799
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月20日 優(yōu)先權日2012年2月20日
發(fā)明者倪華, 宋煬, 岳秀梅, 汪洪亮, 陶磊 申請人:陽光電源股份有限公司