CN101572503A - 通用型开关电容二极管箝位组合多电平电路 - Google Patents

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CN101572503A CNA2009100992909A CN200910099290A CN101572503A CN 101572503 A CN101572503 A CN 101572503A CN A2009100992909 A CNA2009100992909 A CN A2009100992909A CN 200910099290 A CN200910099290 A CN 200910099290A CN 101572503 A CN101572503 A CN 101572503A
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何湘宁
韩云龙
赵菁
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Abstract

本发明公开的通用型开关电容二极管箝位组合多电平电路，是通过开关电容电路和二极管箝位拓扑的电路组合来实现多电平输出的。该拓扑可以实现n电平电压输出，n≥4。每个桥臂包括2n－5个电容器，其中n－3个为直流母线电容，n－2个为悬浮电容；4×(n－2)个开关管，其中2×(n－2)个为主开关管，2×(n－2)个为箝位开关管；(n－2)×(n－3)个箝位二极管。本发明的优点是：1.利用开关电容电路实现母线电容电压的自动平衡，可以解决传统二极管箝位拓扑在高电平数情况下电容电压平衡难以实现的问题；2.低输入电压，利用开关电容拓扑电路实现高电压输出(输出电压峰峰值大于输入电压幅值)；3.开关器件较少。

Description

通用型开关电容二极管箝位组合多电平电路
技术领域
本发明是一种用于直流-交流相互转换的多电平逆变拓扑，具体说是一种通用型的开关电容电路和二极管箝位电路组合的多电平逆变拓扑。
背景技术
传统的多电平逆变器主要分为三类基本拓扑：二极管箝位型、飞跨电容型和级联型。它们在实际应用中都存在一定的问题。其中二极管箝位型拓扑的主要问题是直流母线分压电容电压不平衡，尤其是在高电平数的情况下，该问题成为限制多电平在实际应用中推广的主要因素。近些年来，很多新的拓扑改进和控制理论被提出和研究，用于解决直流母线分压电容电压不平衡的问题。但是这些新的改进方法或者是附加比较复杂的硬件电路，或者是采用比较复杂的控制算法，或者是在三电平下适用，但在五电平及更高电平下就不再适用，可以说这个直流母线分压电容电压不平衡的问题并未妥善解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用器件数量较少，具有直流母线电容电压自动平衡，可以实现升压输出的通用型开关电容二极管箝位组合多电平电路。
本发明的通用型开关电容二极管箝位组合多电平电路，设有n电平电压输出，n为大于等于4的正整数，每个桥臂包括：
1)2n-5个电容器，其中n-3个为直流母线电容，n-2个为悬浮电容；
2)4×(n-2)个开关管，每个开关管均为带反并二极管的有源开关管，其中2×(n-2)个为主开关管，2×(n-2)个为箝位开关管；
3)(n-2)×(n-3)个箝位二极管；
n-3个直流母线电容依次串联构成一条直流母线电容链路，连接方式为，前面一个电容的负极与后面一个电容的正极相连接，连接处构成一个连接点，第一个电容的正极和最后一个电容的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该直流母线电容链路共计有n-2个连接点，n-2个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为n-2；
2×(n-2)个箝位开关管依次串联构成一条箝位开关管链路，连接方式为，前面一个箝位开关管的发射极与后面一个箝位开关管的集电极相连，连接处构成一个连接点，第一个箝位开关管的集电极和最后一个箝位开关管的发射极分别作为起始连接点和终端连接点，该箝位开关管链路共有2n-3个连接点，2n-3个接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为2n-3；
n-2个悬浮电容依次串联构成一条悬浮电容链路，连接方式为，前面一个电容的负极与后面一个电容的正极相连接，连接处构成一个连接点，第一个悬浮电容的正极和最后一个悬浮电容的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该悬浮电容链路共计有n-1个连接点，n-1个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为n-1；
箝位开关管链路中编号为偶数的连接点和直流母线电容链路中的连接点按编号升序依次相连，箝位开关管链路中编号为奇数的连接点和悬浮电容链路中的连接点按编号升序依次相连，构成开关电容二极管箝位组合多电平电路的开关电容拓扑部分；
2×(n-2)个主开关管依次串联构成一条主开关管链路，连接方式为，前面一个主开关管的发射极与后面一个主开关管的集电极相连，连接处构成一个连接点，第一个主开关管的集电极和最后一个主开关管的发射极分别作为起始连接点和终端连接点，该主开关管链路共有2n-3个连接点，2n-3个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为2n-3；
(n-2)×(n-3)个箝位二极管构成n-3条箝位二极管链路，设i为小于等于n-3的正整数，第i条箝位二极管链路由2i个箝位二极管依次串联构成，其连接方式为，前面一个箝位二极管的阳极与后面一个箝位二极管的阴极相连，连接处构成一个连接点，每条链路上的第一个箝位二极管的阴极和最后一个箝位二极管的阳极分别作为起始连接点和终端连接点，第i条链路上共有2i+1个连接点，2i+1个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为2i+1；第i条箝位二极管链路中的第1个连接点和主开关管链路中第n-1-i个连接点相连，第2i+1个连接点和主开关管链路中第n-1+i个连接点相连接，第i条箝位二极管链路上的其余连接点中编号为奇数的连接点与第i-1条箝位二极管链路中编号为偶数的连接点按编号升序依次相连；悬浮电容链路中第一个连接点与主开关管链路中第一个连接点相连，悬浮电容链路中最后一个连接点与主开关管链路中最后一个连接点相连，悬浮电容链路中其余连接点与第n-3条箝位二极管链路中编号为偶数的连接点按编号升序依次相连，构成开关电容二极管箝位组合多电平电路的二极管箝位拓扑部分；主开关管链路中的第n-1个连接点作为输出连接点。
本发明的通用型开关电容二极管箝位组合多电平电路，其直流输入电压可以有多种接入方式。直流输入电压可以接在直流母线电容链路或者悬浮电容链路中任意j个连续串联电容的两端，其中n-2≥j≥1，j为正整数，实现倍的升压输出，即输出电压的峰峰值为输入电压幅值的
Figure A20091009929000082
倍。
在单相工作时，考虑到电路正负电平的对称性和器件上的损耗，直流输入电压的两个输入端口一般是关于输出连接点对称的；在三相工作时，考虑到三相之间的对称型和器件的损耗，直流输入电压的两个输入端口一般只接在直流母线电容链路上，并且关于输出连接点对称。
本发明的通用型开关电容二极管箝位组合多电平电路，是通过开关电容拓扑和二极管箝位拓扑的电路组合来实现多电平输出的。其优点是：1.利用开关电容拓扑电路实现母线电容电压的自动平衡，可以解决传统二极管箝位拓扑在高电平数情况下电容电压平衡难以实现的问题；2.低输入电压，利用开关电容拓扑电路实现高电压输出(输出电压峰峰值大于输入电压幅值)，这种升压功能可以减小输入变压器的变比甚至省去输入变压器；3.开关器件较少。
附图说明
图1所示是本发明的通用型开关电容二极管箝位组合多电平电路电路图(单臂电路)；
图2所示为通用型开关电容二极管箝位组合五电平电路电路图(单臂电路)。
具体实施方式
参照图1，通用型开关电容二极管箝位组合多电平电路，设有n电平电压输出，n为大于等于4的正整数，每个桥臂包括：
1)2n-5个电容器，其中n-3个为直流母线电容C1～C(n-3)，n-2个为悬浮电容Cc1～Cc(n-2)；
2)4×(n-2)个开关管，每个开关管均为带反并二极管的有源开关管，其中2×(n-2)个为主开关管S1～S2n-4，2×(n-2)个为箝位开关管Sc1～Sc2n-4；
3)(n-2)×(n-3)个箝位二极管Dc1～Dc(n-2)×(n-3)；
n-3个直流母线电容C1～C(n-3)依次串联构成一条直流母线电容链路，连接方式为，前面一个电容的负极与后面一个电容的正极相连接，连接处构成一个连接点，第一个电容C1的正极和最后一个电容C(n-3)的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该直流母线电容链路共计有n-2个连接点，n-2个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为n-2；
2×(n-2)个箝位开关管Sc1～Sc2n-4依次串联构成一条箝位开关管链路，连接方式为，前面一个箝位开关管的发射极与后面一个箝位开关管的集电极相连，连接处构成一个连接点，第一个箝位开关管Sc1的集电极和最后一个箝位开关管Sc2n-4的发射极分别作为起始连接点和终端连接点，该箝位开关管链路共有2n-3个连接点，2n-3个接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为2n-3；
n-2个悬浮电容Cc1～Cc(n-2)依次串联构成一条悬浮电容链路，连接方式为，前面一个电容的负极与后面一个电容的正极相连接，连接处构成一个连接点，第一个悬浮电容Cc1的正极和最后一个悬浮电容Cc(n-2)的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该悬浮电容链路共计有n-1个连接点，n-1个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为n-1；
箝位开关管链路中编号为偶数的连接点和直流母线电容链路中的连接点按编号升序依次相连，箝位开关管链路中编号为奇数的连接点和悬浮电容链路中的连接点按编号升序依次相连，构成开关电容二极管箝位组合多电平电路的开关电容拓扑部分；
2×(n-2)个主开关管S1～S2n-4依次串联构成一条主开关管链路，连接方式为，前面一个主开关管的发射极与后面一个主开关管的集电极相连，连接处构成一个连接点，第一个主开关管S1的集电极和最后一个主开关管S2n-4的发射极分别作为起始连接点和终端连接点，该主开关管链路共有2n-3个连接点，2n-3个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为2n-3；
(n-2)×(n-3)个箝位二极管Dc1～Dc(n-2)×(n-3)构成n-3条箝位二极管链路，设i为小于等于n-3的正整数，第i条箝位二极管链路由2i个箝位二极管Dci×(i-1) +1～Dci×(i+1)依次串联构成，其连接方式为，前面一个箝位二极管的阳极与后面一个箝位二极管的阴极相连，连接处构成一个连接点，每条链路上的第一个箝位二极管Dci×(i-1)+1的阴极和最后一个箝位二极管Dci×(i+1)的阳极分别作为起始连接点和终端连接点，第i条链路上共有2i+1个连接点，2i+1个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为2i+1；第i条箝位二极管链路中的第1个连接点和主开关管链路中第n-1-i个连接点相连，第2i+1个连接点和主开关管链路中第n-1+i个连接点相连接，第i条箝位二极管链路上的其余连接点中编号为奇数的连接点与第i-1条箝位二极管链路中编号为偶数的连接点按编号升序依次相连；悬浮电容链路中第一个连接点与主开关管链路中第一个连接点相连，悬浮电容链路中最后一个连接点与主开关管链路中最后一个连接点相连，悬浮电容链路中其余连接点与第n-3条箝位二极管链路中编号为偶数的连接点按编号升序依次相连，构成开关电容二极管箝位组合多电平电路的二极管箝位拓扑部分；主开关管链路中的第n-1个连接点作为输出连接点。
图2所示为通用型开关电容二极管箝位组合五电平电路单臂实例。其电平n为5，每个桥臂包括：5个电容器，其中2个为直流母线电容C1～C2，3个为悬浮电容Cc1～Cc3；12个开关管，每个开关管均为带反并二极管的有源开关管，其中6个为主开关管S1～S6，6个为箝位开关管Sc1～Sc6；6个箝位二极管Dc1～Dc6；
2个直流母线电容C1～C2依次串联构成一条直流母线电容链路，连接方式为，第一个电容C1的负极与第二个电容C2的正极相连接，连接处构成一个连接点，第一个电容C1的正极和第二个电容C2的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该直流母线电容链路共计有3个连接点，3个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为3；
6个箝位开关管Sc1～Sc6依次串联构成一条箝位开关管链路，连接方式为，前面一个箝位开关管的发射极与后面一个箝位开关管的集电极相连，连接处构成一个连接点，第一个箝位开关管Sc1的集电极和第六个箝位开关管Sc6的发射极分别作为起始连接点和终端连接点，该箝位开关管链路共有7个连接点，7个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为7；
3个悬浮电容Cc1～Cc3依次串联构成一条悬浮电容链路，连接方式为，前面一个电容的负极与后面一个电容的正极相连接，连接处构成一个连接点，第一个悬浮电容Cc1的正极和第三个悬浮电容Cc3的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该悬浮电容链路共计有4个连接点，4个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为4；
箝位开关管链路中编号为偶数的连接点和直流母线电容链路中的连接点按编号升序依次相连，即，箝位开关管链路中第2个连接点与直流母线电容链路中第1个连接点相连(Sc1、Sc2之间的连接点与C1的正极相连接)，箝位开关管链路中第4个连接点与直流母线电容链路中第2个连接点相连(Sc3、Sc4之间的连接点与C1、C2之间的连接点相连接)，箝位开关管链路中第6个连接点与直流母线电容链路中第3个连接点相连(Sc5、Sc6之间的连接点与C2的负极相连接)；箝位开关管链路中编号为奇数的连接点和悬浮电容链路中的连接点按升序依次相连，即，箝位开关管链路中第1个连接点与悬浮电容链路中第1个连接点相连(Sc1的集电极与Cc1的正极相连接)，箝位开关管链路中第3个连接点与悬浮电容链路中第2个连接点相连(Sc2、Sc3之间的连接点与Cc1、Cc2之间的连接点相连接)，箝位开关管链路中第5个连接点与悬浮电容链路中第3个连接点相连(Sc4、Sc5之间的连接点与Cc2、Cc3之间的连接点相连接)，箝位开关管链路中第7个连接点与悬浮电容链路中第4个连接点相连(Sc6的发射极与Cc3的负极相连接)，这里，直流母线电容链路、悬浮电容链路和箝位开关管链路及其连接线构成开关电容拓扑部分。
6个主开关管S1～S6依次串联构成一条主开关管链路，连接方式为，前面一个主开关管的发射极与后面一个主开关管的集电极相连，连接处构成一个连接点，第一个主开关管S1的集电极和第六个主开关管S6的发射极分别作为起始连接点和终端连接点，该主开关管链路共有7个连接点，7个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为7；
6个箝位二极管Dc1～Dc6构成2条箝位二极管链路，其中，第1条箝位二极管链路由2个箝位二极管Dc1～Dc2依次串联构成，其连接方式为，第一个箝位二极管Dc1的阳极与第二个箝位二极管Dc2的阴极相连，连接处构成一个连接点，第一个箝位二极管Dc1的阴极和第二个箝位二极管Dc2的阳极分别作为起始连接点和终端连接点，第1条箝位二极管链路上有3个连接点，3个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为3，第2条箝位二极管链路由4个箝位二极管Dc3～Dc6依次串联构成，其连接方式为，前面一个箝位二极管的阳极与后面一个箝位二极管的阴极相连，连接处构成一个连接点，第2条箝位二极管链路中的第一个箝位二极管Dc3的阴极和第四个箝位二极管Dc6的阳极分别作为起始连接点和终端连接点，第2条箝位二极管链路上有5个连接点，5个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为5；
第1条箝位二极管链路上的第1个连接点与主开关管链路中第3个连接点相连接(Dc1的阴极与S2、S3之间的连接点相连接)，第1条箝位二极管链路上的第3个连接点与主开关管链路中第5个连接点相连接(Dc2的阳极与S4、S5之间的连接点相连接)；第2条箝位二极管链路上的第1个连接点与主开关管链路中第2个连接点相连接(Dc3的阴极与S1、S2之间的连接点相连接)，第2条箝位二极管链路上的第5个连接点与主开关管链路中第6个连接点相连接(Dc6的阳极与S5、S6之间的连接点相连接)，第2条箝位二极管链路上的第3个连接点与第1条箝位二极管链路中第2个连接点相连接(Dc4、Dc5之间的连接点与Dc1、Dc2之间的连接点相连接)，悬浮电容链路中第1个连接点与主开关管链路中第1个连接点相连接(Cc1的正极与主开关管链路中S1的集电极相连接)，悬浮电容链路中第4个连接点与主开关管链路中第7个连接点相连接(Cc3的负极与S6的发射极相连接)，悬浮电容链路中第2个连接点与第2条箝位二极管链路中第2个连接点相连接(Cc1、Cc2之间的连接点与Dc3、Dc4之间的连接点相连接)，悬浮电容链路中第3个连接点与第2条箝位二极管链路中第4个连接点相连接(Cc2、Cc3之间的连接点与Dc5、Dc6之间的连接点相连接)，这里，悬浮电容链路，主开关管链路和箝位二极管链路及其连接线构成一个四电平的二极管箝位拓扑部分；主开关管链路中第4个连接点(S3、S4之间的连接点)作为输出连接点。
通用型开关电容二极管箝位组合多电平电路的直流输入电压一般有以下3种接入方式：第1种，以C1的正极和C2的负极为直流电压输入端，输出电压峰峰值为输入电压幅值的2倍；第2种，以Cc1的正极和Cc3的负极为直流电压输入端，输出电压峰峰值为输入电压幅值的
Figure A20091009929000121
倍；第3种，以Cc2的正极和Cc2的负极为直流电压输入端，输出电压峰峰值为输入电压幅值的4倍。其中三相工作时，一般只用第一种接入方式。
通用型开关电容二极管箝位组合五电平电路工作原理：
从电路组合的角度，可以把五电平电路拆分为两个部分，四电平二极管箝位拓扑部分和开关电容部分。四电平的二极管箝位拓扑可以输出4个不同的电平，构成四种工作模态。开关电容部分的箝位开关管分成两组，Sc1、Sc3、Sc5为一组，Sc2、Sc4、Sc6为一组，两组互补导通，构成开关电容部分的两种工作模态。将两部分电路的工作模态组合，可以得到8种输出状态，输出五种电平。开关状态与输出电平情况如表1所示(表中，1代表开关管导通，0代表开关管关断，U代表1倍的输出电平)。
表1开关状态与输出电平对照表
电容电压的自动平衡和输出升压功能的实现：
五电平电路中开关电容部分电路实现了电容电压的自动平衡的功能。当Sc1、Sc3、Sc5导通时，C1和Cc1并联，C2和Cc2并联，得到，VC1＝VCc1，VC2＝VCc2；当Sc2、Sc4、Sc6导通时，C1和Cc2并联，C2和Cc3并联，得到，VC1＝VCc2，VC2＝VCc3；两组开关管交替导通，可以实现五个电容电压相等，即VC1＝VC2＝VCc1＝VCc2＝VCc3，实现电容电压的自动平衡。
开关电容部分电路在实现各电容电压自动平衡的同时，将直流输入的电能补充到各个电容中，实现输出升压的功能。由上述可知，五电平拓扑单桥臂工作共有3种直流输入电压接入方式，以第1种接入方式工作为例。以C1的正极和C2的负极为直流电压输入正负端，以C1、C2之间的连接点为电位零参考点，输入电压为2倍的单电容电压。当Sc1、Sc3、Sc5导通时，C1和Cc1并联，VC1＝VCc1，当Sc2、Sc4、Sc6导通时，C1和Cc1等效串联，如果此时Cc1的正极作为输出电平，那么输出电压为正2倍的单电容电压。同理可输出负2倍的单电容电压，所以输出可以得到峰峰值为4倍单电容电压的电压幅值，实现输出升压的功能，此时升压倍数为2。其他接入方式实现不同倍数的升压，同理可以解释说明。

Claims (2)

1.通用型开关电容二极管箝位组合多电平电路，设有n电平电压输出，n为大于等于4的正整数，其特征是：每个桥臂包括：
1)2n-5个电容器，其中n-3个为直流母线电容(C1～C(n-3))，n-2个为悬浮电容(Cc1～Cc(n-2))；
2)4×(n-2)个开关管，每个开关管均为带反并二极管的有源开关管，其中2×(n-2)个为主开关管(S1～S2n-4)，2×(n-2)个为箝位开关管(Sc1～Sc2n-4)；
3)(n-2)×(n-3)个箝位二极管(Dc1～Dc(n-2)×(n-3))；
n-3个直流母线电容(C1～C(n-3))依次串联构成一条直流母线电容链路。连接方式为，前面一个电容的负极与后面一个电容的正极相连接，连接处构成一个连接点，第一个电容(C1)的正极和最后一个电容(C(n-3))的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该直流母线电容链路共计有n-2个连接点，n-2个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为n-2；
2×(n-2)个箝位开关管(Sc1～Sc2n-4)依次串联构成一条箝位开关管链路。连接方式为，前面一个箝位开关管的发射极与后面一个箝位开关管的集电极相连，连接处构成一个连接点，第一个箝位开关管(Sc1)的集电极和最后一个箝位开关管(Sc2n-4)的发射极分别作为起始连接点和终端连接点，该箝位开关管链路共有2n-3个连接点，2n-3个接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为2n-3；
n-2个悬浮电容(Cc1～Cc(n-2))依次串联构成一条悬浮电容链路。连接方式为，前面一个电容的负极与后面一个电容的正极相连接，连接处构成一个连接点，第一个悬浮电容(Cc1)的正极和最后一个悬浮电容(Cc(n-2))的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该悬浮电容链路共计有n-1个连接点，n-1个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为n-1；
箝位开关管链路中编号为偶数的连接点和直流母线电容链路中的连接点按编号升序依次相连，箝位开关管链路中编号为奇数的连接点和悬浮电容链路中的连接点按编号升序依次相连，构成开关电容二极管箝位组合多电平电路的开关电容拓扑部分；
2×(n-2)个主开关管(S1～S2n-4)依次串联构成一条主开关管链路，连接方式为，前面一个主开关管的发射极与后面一个主开关管的集电极相连，连接处构成一个连接点，第一个主开关管(S1)的集电极和最后一个主开关管(S2n-4)的发射极分别作为起始连接点和终端连接点，该主开关管链路共有2n-3个连接点，2n-3个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为2n-3；
(n-2)×(n-3)个箝位二极管(Dc1～Dc(n-2)×(n-3))构成n-3条箝位二极管链路，设i为小于等于n-3的正整数，第i条箝位二极管链路由2i个箝位二极管(Dci× (i-1)+1～Dci×(i+1))依次串联构成，其连接方式为，前面一个箝位二极管的阳极与后面一个箝位二极管的阴极相连，连接处构成一个连接点，每条链路上的第一个箝位二极管(Dci×(i-1)+1)的阴极和最后一个箝位二极管(Dci×(i+1))的阳极分别作为起始连接点和终端连接点，第i条链路上共有2i+1个连接点，2i+1个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为2i+1；第i条箝位二极管链路中的第1个连接点和主开关管链路中第n-1-i个连接点相连，第2i+1个连接点和主开关管链路中第n-1+i个连接点相连接，第i条箝位二极管链路上的其余连接点中编号为奇数的连接点与第i-1条箝位二极管链路中编号为偶数的连接点按编号升序依次相连；悬浮电容链路中第一个连接点与主开关管链路中第一个连接点相连，悬浮电容链路中最后一个连接点与主开关管链路中最后一个连接点相连，悬浮电容链路中其余连接点与第n-3条箝位二极管链路中编号为偶数的连接点按编号升序依次相连，构成开关电容二极管箝位组合多电平电路的二极管箝位拓扑部分；主开关管链路中的第n-1个连接点作为输出连接点。
2.根据权利要求1所述的通用型开关电容二极管箝位组合多电平电路，其特征是电平电压输出n为5，每个桥臂包括：5个电容器，其中2个为直流母线电容(C1～C2)，3个为悬浮电容(Cc1～Cc3)；12个开关管，每个开关管均为带反并二极管的有源开关管，其中6个为主开关管(S1～S6)，6个为箝位开关管(Sc1～Sc6)；6个箝位二极管(Dc1～Dc6)；
2个直流母线电容(C1～C2)依次串联构成一条直流母线电容链路，连接方式为，第一个电容(C1)的负极与第二个电容(C2)的正极相连接，连接处构成一个连接点，第一个电容(C1)的正极和第二个电容(C2)的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该直流母线电容链路共计有3个连接点，3个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为3；
6个箝位开关管(Sc1～Sc6)依次串联构成一条箝位开关管链路，连接方式为，前面一个箝位开关管的发射极与后面一个箝位开关管的集电极相连，连接处构成一个连接点，第一个箝位开关管(Sc1)的集电极和第六个箝位开关管(Sc6)的发射极分别作为起始连接点和终端连接点，该箝位开关管链路共有7个连接点，7个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为7；
3个悬浮电容(Cc1～Cc3)依次串联构成一条悬浮电容链路，连接方式为，前面一个电容的负极与后面一个电容的正极相连接，连接处构成一个连接点，第一个悬浮电容(Cc1)的正极和第三个悬浮电容(Cc3)的负极分别作为起始连接点和终端连接点，该悬浮电容链路共计有4个连接点，4个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为4；
箝位开关管链路中第2个连接点与直流母线电容链路中第1个连接点相连，箝位开关管链路中第4个连接点与直流母线电容链路中第2个连接点相连，箝位开关管链路中第6个连接点与直流母线电容链路中第3个连接点相连，箝位开关管链路中第1个连接点与悬浮电容链路中第1个连接点相连，箝位开关管链路中第3个连接点与悬浮电容链路中第2个连接点相连，箝位开关管链路中第5个连接点与悬浮电容链路中第3个连接点相连，箝位开关管链路中第7个连接点与悬浮电容链路中第4个连接点相连，构成开关电容二极管箝位组合多电平电路的开关电容拓扑部分；
6个主开关管(S1～S6)依次串联构成一条主开关管链路，连接方式为，前面一个主开关管的发射极与后面一个主开关管的集电极相连，连接处构成一个连接点，第一个主开关管(S1)的集电极和第六个主开关管(S6)的发射极分别作为起始连接点和终端连接点，该主开关管链路共有7个连接点，7个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为7；
6个箝位二极管(Dc1～Dc6)构成2条箝位二极管链路，其中，第1条箝位二极管链路由2个箝位二极管(Dc1～Dc2)依次串联构成，其连接方式为，第一个箝位二极管(Dc1)的阳极与第二个箝位二极管(Dc2)的阴极相连，连接处构成一个连接点，第一个箝位二极管(Dc1)的阴极和第二个箝位二极管(Dc2)的阳极分别作为起始连接点和终端连接点，第1条箝位二极管链路上有3个连接点，3个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为3，第2条箝位二极管链路由4个箝位二极管(Dc3～Dc6)依次串联构成，其连接方式为，前面一个箝位二极管的阳极与后面一个箝位二极管的阴极相连，连接处构成一个连接点，第2条箝位二极管链路中的第一个箝位二极管(Dc3)的阴极和第四个箝位二极管(Dc6)的阳极分别作为起始连接点和终端连接点，第2条箝位二极管链路上有5个连接点，5个连接点按连接顺序依次编号，起始连接点为1，终端连接点为5；第1条箝位二极管链路上的第1个连接点与主开关管链路中第3个连接点相连接，第1条箝位二极管链路上的第3个连接点与主开关管链路中第5个连接点相连接；第2条箝位二极管链路上的第1个连接点与主开关管链路中第2个连接点相连接，第2条箝位二极管链路上的第5个连接点与主开关管链路中第6个连接点相连接，第2条箝位二极管链路上的第3个连接点与第1条箝位二极管链路中第2个连接点相连接，悬浮电容链路中第1个连接点与主开关管链路中第1个连接点相连接，悬浮电容链路中第4个连接点与主开关管链路中第7个连接点相连接，悬浮电容链路中第2个连接点与第2条箝位二极管链路中第2个连接点相连接，悬浮电容链路中第3个连接点与第2条箝位二极管链路中第4个连接点相连接，构成开关电容二极管箝位组合多电平电路的二极管箝位拓扑部分；主开关管链路中第4个连接点作为输出连接点。
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