CN103401268A - 三相电流型多电平变流器风力发电并网装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三相电流型多电平变流器风力发电并网装置，包括风轮机（1）、永磁同步发电机（2）、LC滤波电路Ⅰ（3）、基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ（4）、整流器控制器Ⅰ（5）、LC滤波器Ⅱ（6）、基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ（8）、整流器控制器Ⅱ（9）、三相电流型多电平逆变器（7）、逆变器控制器（10）、滤波电路（11）及电网（12）。该三相电流型多电平变流器风力发电并网装置无需升压电路，且动态响应快、回馈制动方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种三相电流型多电平变流器风力发电并网装置。
背景技术
风力发电安全、清洁、无污染，基本不破坏人类的生活环境，同时缓解诸如传统能源日益紧缺等问题，风力发电使人类向文明又迈进了一步。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。
风力发电并网装置中设有变流器。变流器是使电源系统的电压、频率、相数和其他电量或或特性发生变化的电器设备。变流器中包括逆变器。逆变器包括三相电压型逆变器和三相电流型逆变器。由于目前的三相电流型逆变器研究成果相比三相电压型逆变器来说还不够成熟，因此现有技术的风力发电并网装置的变流器中的逆变器一般是三相电压型多电平逆变器。但是将三相电压型多电平逆变器应用在风力发电并网装置的变流器中，需要对发电机输出的电压进行升压之后才能输入到逆变器中，这就需要在风力发电并网装置中增加一个升压电路，不仅使得风力发电并网装置结构较复杂，而且还增加了成本。而且相比三相电流型逆变器来说，三相电压型逆变器存在动态响应不够快、回馈制动不方便等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种无需升压电路，且动态响应快、回馈制动方便的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置。
本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置，包括风轮机、永磁同步发电机、LC滤波电路Ⅰ、基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ、整流器控制器Ⅰ、LC滤波器Ⅱ、基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ、整流器控制器Ⅱ、三相电流型多电平逆变器、逆变器控制器、滤波电路及电网；
所述的风轮机与所述的永磁同步发电机相连接；所述的LC滤波器Ⅰ和LC滤波器Ⅱ均与所述的永磁同步发电机相连接；所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ与所述的LC滤波器Ⅰ相连接；所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ与所述的LC滤波器Ⅱ相连接；所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ和基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ均与所述的三相电流型多电平逆变器相连接；所述的三相电流型多电平逆变器与所述的滤波电路相连接；所述的滤波电路与所述的电网相连接；
所述的整流器控制器Ⅰ采样经所述的LC滤波器Ⅰ滤波之后的交流电流、采样经所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ整流之后的直流电流并且所述的整流器控制器Ⅰ与所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ相连接；所述的整流器控制器Ⅱ采样经所述的LC滤波器Ⅱ滤波之后的交流电流、采样经所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ整流之后的直流电流并且所述的整流器控制器Ⅱ与所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ相连接；所述的逆变器控制器采样所述的滤波电路滤波之后的直流电流、采样所述的电网的输出电压并且与所述的三相电流型多电平逆变器相连接。
所述的三相电流型多电平逆变器包括第一桥臂、第二桥臂及第三桥臂；
所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ的输出端与所述的第一桥臂的a3脚相连接；所述的第一桥臂的a1脚和所述的第二桥臂的b1脚并联在所述的电网上；所述的第一桥臂的a2脚和所述的第三桥臂的c2脚并联在所述的电网上；所述的第二桥臂的b2脚和所述的第三桥臂的c1脚并联在所述的电网上；所述的第二桥臂的b3脚连接在所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ的输入端上；所述的第三桥臂的c3脚连接在所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ的输入端；所述的第三桥臂的c1脚连接在所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ的输出端。
采用以上结构后，本发明的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置将三相电流型多电平逆变器运用在风力发电并网装置中，使得风力发电并网装置中无需接入升压电路就可正常工作，简化了风力发电并网装置的电路结构，而且还降低了成本。将三相电流型逆变器用于风力发电并网系统中，可在常规功率器件通流基础上获得更多级的输出电流，使电流波更加接近正弦，并减轻开关器件的电流应力。并网系统对逆变器电流进行直接控制，输出电流正弦度好，输出电流跟踪电网电压的频率和相位，因此电流型变流器更适用于光伏并网系统。此外，电流型多电平逆变器适合于对动态系统的连续控制，即实现对有功和无功功率的控制，同时也可以解决系统电能质量方面的问题，如电流谐波、单位功率因数变流等。
三相电流型多电平逆变器拓扑结构有（2n+1）电平，n为大于等于1的正整数；所述的第一桥臂包括1/2n（n+1）个最小分流单元Ⅰ；
所述的第一桥臂包括a个不同电平的第一桥臂分流单元，该a个不同电平的第一桥臂分流单元从左到右呈横卧金字塔形状依次排列，a为大于等于2的正整数；
所述的第一桥臂的从右往左第一列的第一桥臂分流单元包括一个最小分流单元Ⅰ；所述的第一桥臂的从右往左第二列的第一桥臂分流单元包括两个最小分流单元Ⅰ，两个最小分流单元Ⅰ的其中一个输出端相连接且连接点与从右往左第一列的第一桥臂分流单元中的最小分流单元Ⅰ的输入端连接，该第二列的下边的最小分流单元Ⅰ的另外一个输出端与从右往左第一列的第一桥臂分流单元中的最小分流单元Ⅰ的下边的输出端连接，该第二列的上边的最小分流单元Ⅰ的另外一个输出端与从右往左第一列的第一桥臂分流单元中的最小分流单元Ⅰ的上边的输出端连接；所述的第一桥臂的从右往左第三列到第a-1列的第一桥臂分流单元分别包括数量与该第一桥臂分流单元的列数相对应的最小分流单元Ⅰ，每列的最小分流单元Ⅰ均排成一列，每列的两个相邻的最小分流单元Ⅰ的相邻的两个输出端相互连接且连接点一一对应的与右边一列的最小分流单元Ⅰ的输入端连接，每列的最下边的最小分流单元Ⅰ的另一个输出端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ的下边的输出端连接，每列的最上边的最小分流单元Ⅰ的另一个输出端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ的上边的输出端连接；所述的第一桥臂的从右往左第a列的第一桥臂分流单元包括a个最小分流单元Ⅰ，a个最小分流单元Ⅰ排成一列，两个相邻的最小分流单元Ⅰ的相邻的两个输出端相互连接且连接点一一对应的与右边的最小分流单元Ⅰ的输入端连接，最下边的最小分流单元Ⅰ的另一个输出端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ的下边的输出端连接，最上边的最小分流单元Ⅰ的另一个输出端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ的上边的输出端连接，a个最小分流单元Ⅰ的输入端相互连接；
从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ的上边的输出端为所述的第一桥臂的a2脚；从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ的下边的输出端为所述的第一桥臂的a1脚；所述的第一桥臂的从右往左第a列的a个最小分流单元Ⅰ的输入端的连接点为所述的第一桥臂的a3脚。
所述的第二桥臂包括1/2n（n+1）个最小分流单元Ⅱ；所述的第二桥臂包括b个不同电平的第二桥臂分流单元，该b个不同电平的第二桥臂分流单元从右到左呈横卧金字塔形状依次排列，b为大于等于2的正整数；
所述的第二桥臂的从右往左第一列的第二桥臂分流单元包括一个最小分流单元Ⅱ；所述的第二桥臂的从右往左第二列的第二桥臂分流单元包括两个最小分流单元Ⅱ，两个最小分流单元Ⅱ的其中一个输入端相连接且连接点与从右往左第一列的第二桥臂分流单元中的最小分流单元Ⅱ的输出端连接，该第二列的下边的最小分流单元Ⅱ的另外一个输入端与从右往左第一列的第二桥臂分流单元中的最小分流单元Ⅱ的下边的输入端连接，该第二列的上边的最小分流单元Ⅱ的另外一个输入端与从右往左第一列的第二桥臂分流单元中的最小分流单元Ⅱ的上边的输入端连接；所述的第二桥臂的从右往左第三列到第b-1列的第二桥臂分流单元分别包括数量与该第二桥臂分流单元的列数相对应的最小分流单元Ⅱ，每列的最小分流单元Ⅱ均排成一列，每列的两个相邻的最小分流单元Ⅱ的相邻的两个输入端相互连接且连接点一一对应的与右边一列的最小分流单元Ⅱ的输出端连接，每列的最下边的最小分流单元Ⅱ的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ的下边的输入端连接，每列的最上边的最小分流单元Ⅱ的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ的上边的输入端连接；所述的第二桥臂的从右往左第b列的第二桥臂分流单元包括b个最小分流单元Ⅱ，b个最小分流单元Ⅱ排成一列，两个相邻的最小分流单元Ⅱ的相邻的两个输入端相互连接且连接点一一对应的与右边一列的最小分流单元Ⅱ的输出端连接，最下边的最小分流单元Ⅱ的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ的下边的输入端连接，最上边的最小分流单元Ⅱ的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ的上边的输入端连接，b个最小分流单元Ⅱ的输入端相互连接；
从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ的上边的输入端为所述的第二桥臂的b1脚；从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ的下边的输入端为所述的第二桥臂的b2脚；所述的第二桥臂的从右往左第b列的b个最小分流单元Ⅱ的输出端的连接点为所述的第二桥臂的b3脚。
所述的第三桥臂包括1/2n（n+1）个最小分流单元Ⅲ；所述的第三桥臂包括c个不同电平的第三桥臂分流单元，该c个不同电平的第三桥臂分流单元从左到右呈横卧金字塔形状依次排列，c为大于等于2的正整数；所述的第三桥臂的从左往右第一列的第三桥臂分流单元包括一个最小分流单元Ⅲ；所述的第三桥臂的从左往右第二列的第三桥臂分流单元包括两个最小分流单元Ⅲ，两个最小分流单元Ⅲ的其中一个输入端相连接且连接点与从左往右第一列的第三桥臂分流单元中的最小分流单元Ⅲ的输出端连接，该第二列的下边的最小分流单元Ⅲ的另外一个输入端与从左往右第一列的第三桥臂分流单元中的最小分流单元Ⅲ的下边的输入端连接，该第二列的上边的最小分流单元Ⅲ的另外一个输入端与从左往右第一列的第三桥臂分流单元中的最小分流单元Ⅲ的上边的输入端连接；所述的第三桥臂的从左往右第三列到第c-1列的第三桥臂分流单元分别包括数量与该第三桥臂分流单元的列数相对应的最小分流单元Ⅲ，每列的最小分流单元Ⅲ均排成一列，每列的两个相邻的最小分流单元Ⅲ的相邻的两个输入端相互连接且连接点一一对应的与左边一列的最小分流单元Ⅲ的输出端连接，每列的最下边的最小分流单元Ⅲ的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅲ的下边的输入端连接，每列的最上边的最小分流单元Ⅲ的另一个输入端与从左往右第一列的最小分流单元Ⅲ的上边的输入端连接；所述的第三桥臂的从左往右第c列的第三桥臂分流单元包括c个最小分流单元Ⅲ，c个最小分流单元Ⅲ排成一列，两个相邻的最小分流单元Ⅲ的相邻的两个输入端相互连接且连接点一一对应的与左边一列的最小分流单元Ⅲ的输出端连接，最下边的最小分流单元Ⅲ的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅲ的下边的输入端连接，最上边的最小分流单元Ⅲ的另一个输入端与从左往右第一列的最小分流单元Ⅲ的上边的输入端连接，c个最小分流单元Ⅲ的输入端相互连接；
从左往右第一列的最小分流单元Ⅲ的上边的输入端为所述的第三桥臂的c2脚；从左往右第一列的最小分流单元Ⅲ的下边的输入端为所述的第三桥臂的c1脚；所述的第三桥臂的从左往右第c列的c个最小分流单元Ⅲ的输出端的连接点为所述的第三桥臂的c3脚。
所述的最小分流单元Ⅰ包括一个等值分流电感Ⅰ和两个开关管Ⅰ；所述的两个开关管Ⅰ均包括一个有源开关Ⅰ和一个快恢复二极管Ⅰ，两个有源开关Ⅰ的漏极相连接且连接点与等值分流电感Ⅰ的一端连接，两个有源开关Ⅰ的发射极均与一个快恢复二极管Ⅰ的阳极连接；所述的等值分流电感Ⅰ的自由端为最小分流单元Ⅰ的输入端，所述的两个快恢复二极管Ⅰ的阴极为最小分流单元Ⅰ的两个输出端。
所述的最小分流单元Ⅱ包括一个等值分流电感Ⅱ和两个开关管Ⅱ；所述的两个开关管Ⅱ均包括一个有源开关Ⅱ和一个快恢复二极管Ⅱ，两个有源开关Ⅱ的发射极均与一个快恢复二极管Ⅱ的阳极连接，两个快恢复二极管Ⅱ的阴极相连接且连接点与等值分流电感Ⅱ的一端相连接；所述的两个有源开关Ⅱ的漏极为最小分流单元Ⅱ的输入端，所述的等值分流电感Ⅱ的自由端为最小分流单元Ⅱ的输出端。
所述的最小分流单元Ⅲ包括一个等值分流电感Ⅲ和两个开关管Ⅲ；所述的两个开关管Ⅲ均包括一个有源开关Ⅲ和一个快恢复二极管Ⅲ，两个有源开关Ⅲ的发射极均与一个快恢复二极管Ⅲ的阳极连接，两个快恢复二极管Ⅲ的阴极相连接且连接点与等值分流电感Ⅲ的一端相连接；所述的两个有源开关Ⅲ的漏极为最小分流单元Ⅲ的输入端，所述的等值分流电感Ⅲ的自由端为最小分流单元Ⅲ的输出端。
所述的整流器控制器Ⅰ包括交流侧采样电路Ⅰ、直流侧采样电路Ⅰ、编码器Ⅰ、风速传感器Ⅰ、DSP电路Ⅰ及驱动/光电隔离电路Ⅰ；所述的交流侧采样电路Ⅰ的一端连接在所述的LC滤波器Ⅰ和所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ之间；所述的直流侧采样电路Ⅰ的一端连接在所述的所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ和所述的三相电流型多电平逆变器之间；所述的交流侧采样电路Ⅰ的另一端和直流侧采样电路Ⅰ的另一端均与所述的DSP电路Ⅰ相连接；所述的编码器Ⅰ的一端与所述的永磁同步发电机相连接，所述的编码器Ⅰ的另一端与所述的DSP电路Ⅰ相连接；所述的风速传感器Ⅰ的一端与所述的风轮机相连接，所述的风速传感器Ⅰ的另一端与所述的DSP电路Ⅰ相连接；所述的DSP电路Ⅰ还与所述的驱动/光电隔离电路Ⅰ相连接；所述的驱动/光电隔离电路Ⅰ还与所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ相连接；
所述的整流器控制器Ⅱ包括交流侧采样电路Ⅱ、直流侧采样电路Ⅱ、编码器Ⅱ、风速传感器Ⅱ、DSP电路Ⅱ及驱动/光电隔离电路Ⅱ；所述的交流侧采样电路Ⅱ的一端连接在所述的LC滤波器Ⅱ和所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ之间；所述的直流侧采样电路Ⅱ的一端连接在所述的所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ和所述的三相电流型多电平逆变器之间；所述的交流侧采样电路Ⅱ的另一端和直流侧采样电路Ⅱ的另一端均与所述的DSP电路Ⅱ相连接；所述的编码器Ⅱ的一端与所述的永磁同步发电机相连接，所述的编码器Ⅱ的另一端与所述的DSP电路Ⅱ相连接；所述的风速传感器Ⅱ的一端与所述的风轮机相连接，所述的风速传感器Ⅱ的另一端与所述的DSP电路Ⅱ相连接；所述的DSP电路Ⅱ还与所述的驱动/光电隔离电路Ⅱ相连接；所述的驱动/光电隔离电路Ⅱ还与所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ相连接。
所述的逆变器控制器包括电流采样电路、电压采样电路、DSP电路Ⅲ和驱动/光电隔离电路Ⅲ；所述的电流采样电路的一端连接在所述的滤波电路和电网之间；所述的电压采样电路的一端连接在所述的电网的输出端上；所述的电流采样电路的另一端和电压采样电路的另一端均连接在所述的DSP电路Ⅲ上；所述的DSP电路Ⅲ还与所述的驱动/光电隔离电路Ⅲ连接；所述的驱动/光电隔离电路Ⅲ与所述的三相电流型多电平逆变器相连接。
附图说明
图1是本发明的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置的结构示意图。
图2是本发明的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置的三相电流型多电平逆变器的结构示意图。
图3是本发明的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置的三相电流型多电平逆变器的第一桥臂的结构示意图。
图4是本发明的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置的三相电流型多电平逆变器的第二桥臂的结构示意图。
图5是本发明的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置的三相电流型多电平逆变器的第三桥臂的结构示意图。
图6是本发明的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置的三相电流型多电平逆变器的具体实施例。
图7是本发明的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置的逆变器控制器的具体结构图。
图中所示：1、风轮机，2、永磁同步发电机，3、LC滤波电路Ⅰ，4、基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ，5、整流器控制器Ⅰ，5.1、交流侧采样电路Ⅰ，5.2、直流侧采样电路Ⅰ，5.3、编码器Ⅰ，5.4、风速传感器Ⅰ，5.5、DSP电路Ⅰ，5.6、驱动/光电隔离电路Ⅰ，6、LC滤波电路Ⅰ，7、三相电流型多电平逆变器，7.1、第一桥臂，7.1.1、第一桥臂分流单元，7.1.1.1、最小分流单元Ⅰ，7.2、第二桥臂，7.2.1、第二桥臂分流单元，7.2.1.1、最小分流单元Ⅱ，7.3、第三桥臂，7.3.1、第三桥臂分流单元，7.3.1.1、最小分流单元Ⅲ，8、基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ，9、整流器控制器Ⅱ，9.1、交流侧采样电路Ⅱ，9.2、直流侧采样电路Ⅱ，9.3、编码器Ⅱ，9.4、风速传感器Ⅱ，9.5、DSP电路Ⅱ，9.6、驱动/光电隔离电路Ⅱ，10、逆变器控制器，10.1、电流采样电路，10.2、电压采样电路，10.3、DSP电路Ⅲ，10.4、驱动/光电隔离电路Ⅲ，11、滤波电路，12、电网。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参阅图1 所示，本发明的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置，包括风轮机1、永磁同步发电机2、LC滤波电路Ⅰ3、基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ4、整流器控制器Ⅰ5、LC滤波器Ⅱ6、基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ8、整流器控制器Ⅱ9、三相电流型多电平逆变器7、逆变器控制器10、滤波电路11及电网12。
所述的风轮机1与所述的永磁同步发电机2相连接。所述的LC滤波器Ⅰ3和LC滤波器Ⅱ6均与所述的永磁同步发电机2相连接。所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ4与所述的LC滤波器Ⅰ3相连接。所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ8与所述的LC滤波器Ⅱ6相连接。所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ4和基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ8均与所述的三相电流型多电平逆变器7相连接。所述的三相电流型多电平逆变器7与所述的滤波电路11相连接。所述的滤波电路11与所述的电网12相连接。
所述的整流器控制器Ⅰ5采样经所述的LC滤波器Ⅰ3滤波之后的交流电流、采样经所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ4整流之后的直流电流并且所述的整流器控制器Ⅰ5与所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ4相连接。所述的整流器控制器Ⅱ9采样经所述的LC滤波器Ⅱ6滤波之后的交流电流、采样经所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ8整流之后的直流电流并且所述的整流器控制器Ⅱ9与所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ8相连接。所述的逆变器控制器10采样所述的滤波电路11滤波之后的直流电流、采样所述的电网12的输出电压并且与所述的三相电流型多电平逆变器7相连接。
所述的整流器控制器Ⅰ5包括交流侧采样电路Ⅰ5.1、直流侧采样电路Ⅰ5.2、编码器Ⅰ5.3、风速传感器Ⅰ5.4、DSP电路Ⅰ5.5及驱动/光电隔离电路Ⅰ5.6；所述的交流侧采样电路Ⅰ5.1的一端连接在所述的LC滤波器Ⅰ3和所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ4之间；所述的直流侧采样电路Ⅰ5.2的一端连接在所述的所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ4和所述的三相电流型多电平逆变器7之间；所述的交流侧采样电路Ⅰ5.1的另一端和直流侧采样电路Ⅰ5.2的另一端均与所述的DSP电路Ⅰ5.5相连接；所述的编码器Ⅰ5.3的一端与所述的永磁同步发电机2相连接，所述的编码器Ⅰ5.3的另一端与所述的DSP电路Ⅰ5.5相连接；所述的风速传感器Ⅰ5.4的一端与所述的风轮机1相连接，所述的风速传感器Ⅰ5.4的另一端与所述的DSP电路Ⅰ5.5相连接；所述的DSP电路Ⅰ5.5还与所述的驱动/光电隔离电路Ⅰ5.6相连接；所述的驱动/光电隔离电路Ⅰ5.6还与所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ4相连接；
所述的整流器控制器Ⅰ5的工作原理如下：编码器Ⅰ5.3采集永磁同步发电机2的输出转速。风速传感器Ⅰ5.4采集风轮机1的转速。交流侧采样电路Ⅰ5.1采集经LC滤波器Ⅰ3滤波之后的交流电流。直流侧采样电路Ⅰ5.2采集经基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ4整流后的直流电流。DSP电路Ⅰ5.5内的控制器计算出当前风速下永磁同步发电机2的最优转速，并使永磁同步发电机2以此速度运转从而使风轮机1侧获取最大功率。永磁同步发电机2输出的三相变频正弦电压经过LC滤波器Ⅰ3滤波后，送入基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ4中，采用电流空间矢量技术，在基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ4直流侧得到一个可控的直流电流源I1，I1为三相电流型多电平逆变器供电。
所述的整流器控制器Ⅱ9包括交流侧采样电路Ⅱ9.1、直流侧采样电路Ⅱ9.2、编码器Ⅱ9.3、风速传感器Ⅱ9.4、DSP电路Ⅱ9.5及驱动/光电隔离电路Ⅱ9.6；所述的交流侧采样电路Ⅱ9.1的一端连接在所述的LC滤波器Ⅱ6和所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ8之间；所述的直流侧采样电路Ⅱ9.2的一端连接在所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ8和所述的三相电流型多电平逆变器7之间；所述的交流侧采样电路Ⅱ9.1的另一端和直流侧采样电路Ⅱ9.2的另一端均与所述的DSP电路Ⅱ9.5相连接；所述的编码器Ⅱ9.3的一端与所述的永磁同步发电机2相连接，所述的编码器Ⅱ9.3的另一端与所述的DSP电路Ⅱ9.5相连接；所述的风速传感器Ⅱ9.4的一端与所述的风轮机1相连接，所述的风速传感器Ⅱ9.4的另一端与所述的DSP电路Ⅱ9.5相连接；所述的DSP电路Ⅱ9.5还与所述的驱动/光电隔离电路Ⅱ9.6相连接；所述的驱动/光电隔离电路Ⅱ9.6还与所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ8相连接。
所述的整流器控制器Ⅱ9的工作原理如下：编码器Ⅱ9.3采集永磁同步发电机2的输出转速。风速传感器Ⅱ9.4采集风轮机1的转速。交流侧采样电路Ⅱ9.1采集经LC滤波器Ⅱ6滤波之后的交流电流。直流侧采样电路Ⅱ9.2采集经基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ8整流后的直流电流。DSP电路Ⅱ9.5内的控制器计算出当前风速下永磁同步发电机2的最优转速，并使永磁同步发电机2以此速度运转从而使风力机侧获取最大功率。永磁同步发电机2输出的三相变频正弦电压经过LC滤波器Ⅱ6滤波后，送入基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ8中，采用电流空间矢量技术，在基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ8直流侧得到一个可控的直流电流源I2，I2为三相电流型多电平逆变器供电。
所述的逆变器控制器10包括电流采样电路10.1、电压采样电路10.2、DSP电路Ⅲ10.3和驱动/光电隔离电路Ⅲ10.4；所述的电流采样电路10.1的一端连接在所述的滤波电路11和电网12之间；所述的电压采样电路10.2的一端连接在所述的电网12的输出端上；所述的电流采样电路10.1的另一端和电压采样电路10.2的另一端均连接在所述的DSP电路Ⅲ10.3上；所述的DSP电路Ⅲ10.3还与所述的驱动/光电隔离电路Ⅲ10.4连接；所述的驱动/光电隔离电路Ⅲ10.4与所述的三相电流型多电平逆变器7相连接。
所述的逆变器控制器的具体结构为图7所示，其工作原理如下：基于电网电压定向电压矢量控制，并网逆变器的输出有功功率受控于d轴电流，而无功功率则受控于q轴电流。在图7中，I sd *、I sq *分别代表系统所需有功功率和无功功率的给定值，将其与实测的d-q轴电流i sd、i sq比较后分别送入PI进行调节，得到可变的直流电流参考值i d_ref and i q_ref，经由dq-abc变换后得到三相交流电流i sa *、i sb * 和i sc * ,即为PD-PWM的三相正弦波调制信号，采用PD-PWM调制即可产生三相电流型五电平逆变器18个开关器件的脉冲驱动信号（脉冲数跟三相电流型多电平逆变器的电平数相关，18个开关器件的脉冲驱动信号仅是三相电流型五电平逆变器，只是个具体实施例，不是所有的逆变器的脉冲驱动信号均为18个）。因此，在该并网装置中，通过控制d-q轴电流即可实现系统有功功率和无功功率的调节。
请一并参阅图2、图3、图4及图5所示，所述的三相电流型多电平逆变器包括第一桥臂7.1、第二桥臂7.2及第三桥臂7.3；
所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ4的输出端（即第一电流源I1的输出端）与所述的第一桥臂7.1的a3脚相连接；所述的第一桥臂7.1的a1脚和所述的第二桥臂7.2的b1脚并联在所述的电网12上；所述的第一桥臂7.1的a2脚和所述的第三桥臂7.3的c2脚并联在所述的电网12上；所述的第二桥臂7.2的b2脚和所述的第三桥臂7.3的c1脚并联在所述的电网12上；所述的第二桥臂7.2的b3脚连接在所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ4的输入端（即第一电流源I1的输入端）上；所述的第三桥臂7.3的c3脚连接在所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ8的输入端（即第二电流源I2的输入端）；所述的第三桥臂7.3的c1脚连接在所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ8的输出端（即第二电流源I2的输出端）。
三相电流型多电平逆变器拓扑结构有（2n+1）电平，n为大于等于1的正整数；所述的第一桥臂7.1包括1/2n（n+1）个最小分流单元Ⅰ7.1.1.1；
所述的第一桥臂7.1包括a个不同电平的第一桥臂分流单元7.1.1，该a个不同电平的第一桥臂分流单元7.1.1从左到右呈横卧金字塔形状依次排列，a为大于等于2的正整数；
所述的第一桥臂7.1的从右往左第一列的第一桥臂分流单元7.1.1包括一个最小分流单元Ⅰ7.1.1.1；所述的第一桥臂7.1的从右往左第二列的第一桥臂分流单元7.1.1包括两个最小分流单元Ⅰ7.1.1.1，两个最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的其中一个输出端相连接且连接点与从右往左第一列的第一桥臂分流单元7.1.1中的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的输入端连接，该第二列的下边的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的另外一个输出端与从右往左第一列的第一桥臂分流单元7.1.1中的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的下边的输出端连接，该第二列的上边的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的另外一个输出端与从右往左第一列的第一桥臂分流单元7.1.1中的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的上边的输出端连接；所述的第一桥臂7.1的从右往左第三列到第a-1列的第一桥臂分流单元7.1.1分别包括数量与该第一桥臂分流单元7.1.1的列数相对应的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1，每列的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1均排成一列，每列的两个相邻的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的相邻的两个输出端相互连接且连接点一一对应的与右边一列的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的输入端连接，每列的最下边的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的另一个输出端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的下边的输出端连接，每列的最上边的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的另一个输出端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的上边的输出端连接；所述的第一桥臂7.1的从右往左第a列的第一桥臂分流单元7.1.1包括a个最小分流单元Ⅰ7.1.1.1，a个最小分流单元Ⅰ7.1.1.1排成一列，两个相邻的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的相邻的两个输出端相互连接且连接点一一对应的与右边的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的输入端连接，最下边的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的另一个输出端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的下边的输出端连接，最上边的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的另一个输出端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的上边的输出端连接，a个最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的输入端相互连接；
从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的上边的输出端为所述的第一桥臂7.1的a2脚；从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的下边的输出端为所述的第一桥臂7.1的a1脚；所述的第一桥臂7.1的从右往左第a列的a个最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的输入端的连接点为所述的第一桥臂7.1的a3脚。
所述的第二桥臂7.2包括1/2n（n+1）个最小分流单元Ⅱ7.2.1.1；所述的第二桥臂7.2包括b个不同电平的第二桥臂分流单元7.2.1，该b个不同电平的第二桥臂分流单元7.2.1从右到左呈横卧金字塔形状依次排列，b为大于等于2的正整数；
所述的第二桥臂7.2的从右往左第一列的第二桥臂分流单元7.2.1包括一个最小分流单元Ⅱ7.2.1.1；所述的第二桥臂7.2的从右往左第二列的第二桥臂分流单元7.2.1包括两个最小分流单元Ⅱ7.2.1.1，两个最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的其中一个输入端相连接且连接点与从右往左第一列的第二桥臂分流单元7.2.1中的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的输出端连接，该第二列的下边的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的另外一个输入端与从右往左第一列的第二桥臂分流单元7.2.1中的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的下边的输入端连接，该第二列的上边的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的另外一个输入端与从右往左第一列的第二桥臂分流单元7.2.1中的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的上边的输入端连接；所述的第二桥臂7.2的从右往左第三列到第b-1列的第二桥臂分流单元7.2.1分别包括数量与该第二桥臂分流单元7.2.1的列数相对应的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1，每列的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1均排成一列，每列的两个相邻的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的相邻的两个输入端相互连接且连接点一一对应的与右边一列的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的输出端连接，每列的最下边的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的下边的输入端连接，每列的最上边的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的上边的输入端连接；所述的第二桥臂7.2的从右往左第b列的第二桥臂分流单元7.2.1包括b个最小分流单元Ⅱ7.2.1.1，b个最小分流单元Ⅱ7.2.1.1排成一列，两个相邻的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的相邻的两个输入端相互连接且连接点一一对应的与右边一列的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的输出端连接，最下边的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的下边的输入端连接，最上边的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的上边的输入端连接，b个最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的输入端相互连接；
从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的上边的输入端为所述的第二桥臂7.2的b1脚；从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的下边的输入端为所述的第二桥臂7.2的b2脚；所述的第二桥臂7.2的从右往左第b列的b个最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的输出端的连接点为所述的第二桥臂7.2的b3脚。
所述的第三桥臂（7.3）包括1/2n（n+1）个最小分流单元Ⅲ7.3.1.1；所述的第三桥臂7.3包括c个不同电平的第三桥臂分流单元7.3.1，该c个不同电平的第三桥臂分流单元7.3.1从左到右呈横卧金字塔形状依次排列，c为大于等于2的正整数；所述的第三桥臂7.3的从左往右第一列的第三桥臂分流单元7.3.1包括一个最小分流单元Ⅲ7.3.1.1；所述的第三桥臂7.3的从左往右第二列的第三桥臂分流单元7.3.1包括两个最小分流单元Ⅲ7.3.1.1，两个最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的其中一个输入端相连接且连接点与从左往右第一列的第三桥臂分流单元7.3.1中的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的输出端连接，该第二列的下边的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的另外一个输入端与从左往右第一列的第三桥臂分流单元7.3.1中的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的下边的输入端连接，该第二列的上边的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的另外一个输入端与从左往右第一列的第三桥臂分流单元7.3.1中的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的上边的输入端连接；所述的第三桥臂7.3的从左往右第三列到第c-1列的第三桥臂分流单元7.3.1分别包括数量与该第三桥臂分流单元7.3.1的列数相对应的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1，每列的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1均排成一列，每列的两个相邻的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的相邻的两个输入端相互连接且连接点一一对应的与左边一列的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的输出端连接，每列的最下边的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的下边的输入端连接，每列的最上边的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的另一个输入端与从左往右第一列的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的上边的输入端连接；所述的第三桥臂7.3的从左往右第c列的第三桥臂分流单元7.3.1包括c个最小分流单元Ⅲ7.3.1.1，c个最小分流单元Ⅲ7.3.1.1排成一列，两个相邻的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的相邻的两个输入端相互连接且连接点一一对应的与左边一列的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的输出端连接，最下边的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的下边的输入端连接，最上边的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的另一个输入端与从左往右第一列的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的上边的输入端连接，c个最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的输入端相互连接；
从左往右第一列的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的上边的输入端为所述的第三桥臂7.3的c2脚；从左往右第一列的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的下边的输入端为所述的第三桥臂7.3的c1脚；所述的第三桥臂7.3的从左往右第c列的c个最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的输出端的连接点为所述的第三桥臂7.3的c3脚。
所述的最小分流单元Ⅰ7.1.1.1包括一个等值分流电感Ⅰ和两个开关管Ⅰ；所述的两个开关管Ⅰ均包括一个有源开关Ⅰ和一个快恢复二极管Ⅰ，两个有源开关Ⅰ的漏极相连接且连接点与等值分流电感Ⅰ的一端连接，两个有源开关Ⅰ的发射极均与一个快恢复二极管Ⅰ的阳极连接；所述的等值分流电感Ⅰ的自由端为最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的输入端，所述的两个快恢复二极管Ⅰ的阴极为最小分流单元Ⅰ7.1.1.1的两个输出端。
所述的最小分流单元Ⅱ7.2.1.1包括一个等值分流电感Ⅱ和两个开关管Ⅱ；所述的两个开关管Ⅱ均包括一个有源开关Ⅱ和一个快恢复二极管Ⅱ，两个有源开关Ⅱ的发射极均与一个快恢复二极管Ⅱ的阳极连接，两个快恢复二极管Ⅱ的阴极相连接且连接点与等值分流电感Ⅱ的一端相连接；所述的两个有源开关Ⅱ的漏极为最小分流单元Ⅱ的输入端，所述的等值分流电感Ⅱ的自由端为最小分流单元Ⅱ7.2.1.1的输出端。
所述的最小分流单元Ⅲ7.3.1.1包括一个等值分流电感Ⅲ和两个开关管Ⅲ；所述的两个开关管Ⅲ均包括一个有源开关Ⅲ和一个快恢复二极管Ⅲ，两个有源开关Ⅲ的发射极均与一个快恢复二极管Ⅲ的阳极连接，两个快恢复二极管Ⅲ的阴极相连接且连接点与等值分流电感Ⅲ的一端相连接；所述的两个有源开关Ⅲ的漏极为最小分流单元Ⅲ的输入端，所述的等值分流电感Ⅲ的自由端为最小分流单元Ⅲ7.3.1.1的输出端。
请一并参阅图6所示，图6所示的为三相电流型五电平逆变器，五电平电流产生机理如下：
在第一桥臂中，假设总直流输入电流为2I dc，则分流电感L 1、L 2、L 3上流过的电流均为I dc，由于与分流电感连接在同一端点的两个开关分别工作在互补状态，可以得到i a1输出三电平电流的工作方式：
（1）S p1、S p2、S c2导通时：i a1 = +2I dc；
（2）S p1、S n2、S c1或S p2、S n1、S c2导通：i a1 = + I dc；
（3）S n1、S n2、S c1导通：i a1 = 0；
同理，在第二桥臂中，可以得到i b1的三电平电流产生方式：
（1）S p1 ’、S p2 ’、S c2 ’导通时：i b1 = +2I dc；
（2）S p1 ’、S n2 ’、S c1 ’ 或S p2 ’、S n1 ’、S c2 ’导通：i b1 = +I dc；
（3）S n1 ’、S n2 ’、S c1 ’ 导通：i b1= 0。
由图6可知，a相的输出总电流i a= i a1-i b1，由于i a1和i b1都为三电平电流，两者相减后就可获得五电平的输出电流，即a相输出总电流i a为五电平电流。同理，可以推导出b、c两相输出电流i b、i c的五电平产生方式。其实，五电平电流的产生机理与三相电压型多电平逆变器中五电平电压的产生方式完全一致，即输出的相电压为三电平，而相电压之差就产生了五电平的线电压。
Claims (10)
1.一种三相电流型多电平变流器风力发电并网装置，其特征在于：包括风轮机（1）、永磁同步发电机（2）、LC滤波电路Ⅰ（3）、基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ（4）、整流器控制器Ⅰ（5）、LC滤波器Ⅱ（6）、基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ（8）、整流器控制器Ⅱ（9）、三相电流型多电平逆变器（7）、逆变器控制器（10）、滤波电路（11）及电网（12）；
所述的风轮机（1）与所述的永磁同步发电机（2）相连接；所述的LC滤波器Ⅰ（3）和LC滤波器Ⅱ（6）均与所述的永磁同步发电机（2）相连接；所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ（4）与所述的LC滤波器Ⅰ（3）相连接；所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ（8）与所述的LC滤波器Ⅱ（6）相连接；所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ（4）和基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ（8）均与所述的三相电流型多电平逆变器（7）相连接；所述的三相电流型多电平逆变器（7）与所述的滤波电路（11）相连接；所述的滤波电路（11）与所述的电网（12）相连接；
所述的整流器控制器Ⅰ（5）采样经所述的LC滤波器Ⅰ（3）滤波之后的交流电流、采样经所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ（4）整流之后的直流电流并且所述的整流器控制器Ⅰ（5）与所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ（4）相连接；所述的整流器控制器Ⅱ（9）采样经所述的LC滤波器Ⅱ（6）滤波之后的交流电流、采样经所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ（8）整流之后的直流电流并且所述的整流器控制器Ⅱ（9）与所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ（8）相连接；所述的逆变器控制器（10）采样所述的滤波电路（11）滤波之后的直流电流、采样所述的电网（12）的输出电压并且与所述的三相电流型多电平逆变器（7）相连接。
2.根据权利要求1所述的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置，其特征在于：所述的三相电流型多电平逆变器（7）包括第一桥臂（7.1）、第二桥臂（7.2）及第三桥臂（7.3）；
所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ（4）的输出端与所述的第一桥臂（7.1）的a3脚相连接；所述的第一桥臂（7.1）的a1脚和所述的第二桥臂（7.2）的b1脚并联在所述的电网（12）上；所述的第一桥臂（7.1）的a2脚和所述的第三桥臂（7.3）的c2脚并联在所述的电网（12）上；所述的第二桥臂（7.2）的b2脚和所述的第三桥臂（7.3）的c1脚并联在所述的电网（12）上；所述的第二桥臂（7.2）的b3脚连接在所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ（4）的输入端上；所述的第三桥臂（7.3）的c3脚连接在所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ（8）的输入端；所述的第三桥臂（7.3）的c1脚连接在所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ（8）的输出端。
3.根据权利要求2所述的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置，其特征在于：三相电流型多电平逆变器拓扑结构有（2n+1）电平，n为大于等于1的正整数；所述的第一桥臂（7.1）包括1/2n（n+1）个最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）；
所述的第一桥臂（7.1）包括a个不同电平的第一桥臂分流单元（7.1.1），该a个不同电平的第一桥臂分流单元（7.1.1）从左到右呈横卧金字塔形状依次排列，a为大于等于2的正整数；
所述的第一桥臂（7.1）的从右往左第一列的第一桥臂分流单元（7.1.1）包括一个最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）；所述的第一桥臂（7.1）的从右往左第二列的第一桥臂分流单元（7.1.1）包括两个最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1），两个最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的其中一个输出端相连接且连接点与从右往左第一列的第一桥臂分流单元（7.1.1）中的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的输入端连接，该第二列的下边的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的另外一个输出端与从右往左第一列的第一桥臂分流单元（7.1.1）中的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的下边的输出端连接，该第二列的上边的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的另外一个输出端与从右往左第一列的第一桥臂分流单元（7.1.1）中的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的上边的输出端连接；所述的第一桥臂（7.1）的从右往左第三列到第a-1列的第一桥臂分流单元（7.1.1）分别包括数量与该第一桥臂分流单元（7.1.1）的列数相对应的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1），每列的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）均排成一列，每列的两个相邻的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的相邻的两个输出端相互连接且连接点一一对应的与右边一列的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的输入端连接，每列的最下边的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的另一个输出端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的下边的输出端连接，每列的最上边的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的另一个输出端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的上边的输出端连接；所述的第一桥臂（7.1）的从右往左第a列的第一桥臂分流单元（7.1.1）包括a个最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1），a个最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）排成一列，两个相邻的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的相邻的两个输出端相互连接且连接点一一对应的与右边的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的输入端连接，最下边的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的另一个输出端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的下边的输出端连接，最上边的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的另一个输出端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的上边的输出端连接，a个最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的输入端相互连接；
从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的上边的输出端为所述的第一桥臂（7.1）的a2脚；从右往左第一列的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的下边的输出端为所述的第一桥臂（7.1）的a1脚；所述的第一桥臂（7.1）的从右往左第a列的a个最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的输入端的连接点为所述的第一桥臂（7.1）的a3脚。
4.根据权利要求3所述的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置，其特征在于：所述的第二桥臂（7.2）包括1/2n（n+1）个最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）；所述的第二桥臂（7.2）包括b个不同电平的第二桥臂分流单元（7.2.1），该b个不同电平的第二桥臂分流单元（7.2.1）从右到左呈横卧金字塔形状依次排列，b为大于等于2的正整数；
所述的第二桥臂（7.2）的从右往左第一列的第二桥臂分流单元（7.2.1）包括一个最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）；所述的第二桥臂（7.2）的从右往左第二列的第二桥臂分流单元（7.2.1）包括两个最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1），两个最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的其中一个输入端相连接且连接点与从右往左第一列的第二桥臂分流单元（7.2.1）中的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的输出端连接，该第二列的下边的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的另外一个输入端与从右往左第一列的第二桥臂分流单元（7.2.1）中的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的下边的输入端连接，该第二列的上边的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的另外一个输入端与从右往左第一列的第二桥臂分流单元（7.2.1）中的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的上边的输入端连接；所述的第二桥臂（7.2）的从右往左第三列到第b-1列的第二桥臂分流单元（7.2.1）分别包括数量与该第二桥臂分流单元（7.2.1）的列数相对应的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1），每列的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）均排成一列，每列的两个相邻的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的相邻的两个输入端相互连接且连接点一一对应的与右边一列的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的输出端连接，每列的最下边的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的下边的输入端连接，每列的最上边的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的上边的输入端连接；所述的第二桥臂（7.2）的从右往左第b列的第二桥臂分流单元（7.2.1）包括b个最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1），b个最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）排成一列，两个相邻的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的相邻的两个输入端相互连接且连接点一一对应的与右边一列的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的输出端连接，最下边的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的下边的输入端连接，最上边的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的上边的输入端连接，b个最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的输入端相互连接；
从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的上边的输入端为所述的第二桥臂（7.2）的b1脚；从右往左第一列的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的下边的输入端为所述的第二桥臂（7.2）的b2脚；所述的第二桥臂（7.2）的从右往左第b列的b个最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的输出端的连接点为所述的第二桥臂（7.2）的b3脚。
5.根据权利要求4所述的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置，其特征在于：所述的第三桥臂（7.3）包括1/2n（n+1）个最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）；所述的第三桥臂（7.3）包括c个不同电平的第三桥臂分流单元（7.3.1），该c个不同电平的第三桥臂分流单元（7.3.1）从左到右呈横卧金字塔形状依次排列，c为大于等于2的正整数；所述的第三桥臂（7.3）的从左往右第一列的第三桥臂分流单元（7.3.1）包括一个最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）；所述的第三桥臂（7.3）的从左往右第二列的第三桥臂分流单元（7.3.1）包括两个最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1），两个最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的其中一个输入端相连接且连接点与从左往右第一列的第三桥臂分流单元（7.3.1）中的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的输出端连接，该第二列的下边的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的另外一个输入端与从左往右第一列的第三桥臂分流单元（7.3.1）中的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的下边的输入端连接，该第二列的上边的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的另外一个输入端与从左往右第一列的第三桥臂分流单元（7.3.1）中的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的上边的输入端连接；所述的第三桥臂（7.3）的从左往右第三列到第c-1列的第三桥臂分流单元（7.3.1）分别包括数量与该第三桥臂分流单元（7.3.1）的列数相对应的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1），每列的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）均排成一列，每列的两个相邻的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的相邻的两个输入端相互连接且连接点一一对应的与左边一列的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的输出端连接，每列的最下边的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的下边的输入端连接，每列的最上边的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的另一个输入端与从左往右第一列的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的上边的输入端连接；所述的第三桥臂（7.3）的从左往右第c列的第三桥臂分流单元（7.3.1）包括c个最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1），c个最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）排成一列，两个相邻的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的相邻的两个输入端相互连接且连接点一一对应的与左边一列的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的输出端连接，最下边的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的另一个输入端与从右往左第一列的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的下边的输入端连接，最上边的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的另一个输入端与从左往右第一列的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的上边的输入端连接，c个最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的输入端相互连接；
从左往右第一列的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的上边的输入端为所述的第三桥臂（7.3）的c2脚；从左往右第一列的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的下边的输入端为所述的第三桥臂（7.3）的c1脚；所述的第三桥臂（7.3）的从左往右第c列的c个最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的输出端的连接点为所述的第三桥臂（7.3）的c3脚。
6.根据权利要求3所述的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置，其特征在于：所述的最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）包括一个等值分流电感Ⅰ和两个开关管Ⅰ；所述的两个开关管Ⅰ均包括一个有源开关Ⅰ和一个快恢复二极管Ⅰ，两个有源开关Ⅰ的漏极相连接且连接点与等值分流电感Ⅰ的一端连接，两个有源开关Ⅰ的发射极均与一个快恢复二极管Ⅰ的阳极连接；所述的等值分流电感Ⅰ的自由端为最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的输入端，所述的两个快恢复二极管Ⅰ的阴极为最小分流单元Ⅰ（7.1.1.1）的两个输出端。
7.根据权利要求4所述的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置，其特征在于：所述的最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）包括一个等值分流电感Ⅱ和两个开关管Ⅱ；所述的两个开关管Ⅱ均包括一个有源开关Ⅱ和一个快恢复二极管Ⅱ，两个有源开关Ⅱ的发射极均与一个快恢复二极管Ⅱ的阳极连接，两个快恢复二极管Ⅱ的阴极相连接且连接点与等值分流电感Ⅱ的一端相连接；所述的两个有源开关Ⅱ的漏极为最小分流单元Ⅱ的输入端，所述的等值分流电感Ⅱ的自由端为最小分流单元Ⅱ（7.2.1.1）的输出端。
8.根据权利要求5所述的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置，其特征在于：所述的最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）包括一个等值分流电感Ⅲ和两个开关管Ⅲ；所述的两个开关管Ⅲ均包括一个有源开关Ⅲ和一个快恢复二极管Ⅲ，两个有源开关Ⅲ的发射极均与一个快恢复二极管Ⅲ的阳极连接，两个快恢复二极管Ⅲ的阴极相连接且连接点与等值分流电感Ⅲ的一端相连接；所述的两个有源开关Ⅲ的漏极为最小分流单元Ⅲ的输入端，所述的等值分流电感Ⅲ的自由端为最小分流单元Ⅲ（7.3.1.1）的输出端。
9.根据权利要求1所述的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置，其特征在于：所述的整流器控制器Ⅰ（5）包括交流侧采样电路Ⅰ（5.1）、直流侧采样电路Ⅰ（5.2）、编码器Ⅰ（5.3）、风速传感器Ⅰ（5.4）、DSP电路Ⅰ（5.5）及驱动/光电隔离电路Ⅰ（5.6）；所述的交流侧采样电路Ⅰ（5.1）的一端连接在所述的LC滤波器Ⅰ（3）和所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ（4）之间；所述的直流侧采样电路Ⅰ（5.2）的一端连接在所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ（4）和所述的三相电流型多电平逆变器（7）之间；所述的交流侧采样电路Ⅰ（5.1）的另一端和直流侧采样电路Ⅰ（5.2）的另一端均与所述的DSP电路Ⅰ（5.5）相连接；所述的编码器Ⅰ（5.3）的一端与所述的永磁同步发电机（2）相连接，所述的编码器Ⅰ（5.3）的另一端与所述的DSP电路Ⅰ（5.5）相连接；所述的风速传感器Ⅰ（5.4）的一端与所述的风轮机（1）相连接，所述的风速传感器Ⅰ（5.4）的另一端与所述的DSP电路Ⅰ（5.5）相连接；所述的DSP电路Ⅰ（5.5）还与所述的驱动/光电隔离电路Ⅰ（5.6）相连接；所述的驱动/光电隔离电路Ⅰ（5.6）还与所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅰ（4）相连接；
所述的整流器控制器Ⅱ（9）包括交流侧采样电路Ⅱ（9.1）、直流侧采样电路Ⅱ（9.2）、编码器Ⅱ（9.3）、风速传感器Ⅱ（9.4）、DSP电路Ⅱ（9.5）及驱动/光电隔离电路Ⅱ（9.6）；所述的交流侧采样电路Ⅱ（9.1）的一端连接在所述的LC滤波器Ⅱ（6）和所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ（8）之间；所述的直流侧采样电路Ⅱ（9.2）的一端连接在所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ（8）和所述的三相电流型多电平逆变器（7）之间；所述的交流侧采样电路Ⅱ（9.1）的另一端和直流侧采样电路Ⅱ（9.2）的另一端均与所述的DSP电路Ⅱ（9.5）相连接；所述的编码器Ⅱ（9.3）的一端与所述的永磁同步发电机（2）相连接，所述的编码器Ⅱ（9.3）的另一端与所述的DSP电路Ⅱ（9.5）相连接；所述的风速传感器Ⅱ（9.4）的一端与所述的风轮机（1）相连接，所述的风速传感器Ⅱ（9.4）的另一端与所述的DSP电路Ⅱ（9.5）相连接；所述的DSP电路Ⅱ（9.5）还与所述的驱动/光电隔离电路Ⅱ（9.6）相连接；所述的驱动/光电隔离电路Ⅱ（9.6）还与所述的基于电流空间矢量控制的电流型PWM整流器Ⅱ（8）相连接。
10.根据权利要求1所述的三相电流型多电平变流器风力发电并网装置，其特征在于：所述的逆变器控制器（10）包括电流采样电路（10.1）、电压采样电路（10.2）、DSP电路Ⅲ（10.3）和驱动/光电隔离电路Ⅲ（10.4）；所述的电流采样电路（10.1）的一端连接在所述的滤波电路（11）和电网（12）之间；所述的电压采样电路（10.2）的一端连接在所述的电网（12）的输出端上；所述的电流采样电路（10.1）的另一端和电压采样电路（10.2）的另一端均连接在所述的DSP电路Ⅲ（10.3）上；所述的DSP电路Ⅲ（10.3）还与所述的驱动/光电隔离电路Ⅲ（10.4）连接；所述的驱动/光电隔离电路Ⅲ（10.4）与所述的三相电流型多电平逆变器（7）相连接。
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