CN104333248A - 使用新型三端开关网络的多电平单相逆变器和三相逆变器 - Google Patents

Abstract

本发明公开的使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器，包括两个功率开关管及其体二极管，两个输入滤波电容，一个反相耦合的两绕组变压器，一个输出滤波电感和一个滤波电容，两个功率二极管。所提出的单相半桥基本拓扑结构可扩展到两种结构的单相全桥逆变器、及三相桥式逆变器电路中。本发明使用了两个功率开关管、两个功率二极管、及一个反相耦合的变压器构成新型三端开关网络，与通用两电平逆变拓扑比较，两个功率开关管无需设置死区、并且能同时开通工作，在逆变中点实现多电平输出，从而改进输出电压谐波、减小输出滤波电感的尺寸与体积、降低开关器件损耗，因此提高逆变器的系统性能。

Description

使用新型三端开关网络的多电平单相逆变器和三相逆变器

技术领域

本发明涉及一种多电平逆变器，具体涉及使用新型三端开关网络的多电平单相逆变器和三相逆变器。

背景技术

逆变器可将直流电转换为交流电。逆变器是不间断电源(UPS)，及风能、太阳能光伏、与燃料电池等新能源发电系统中的重要组成部分。转换效率、输出谐波是逆变器最重要的电气指标，高转换效率可降低功率损耗、低谐波能改进电能质量。

逆变器内的功率器件和输出滤波电感的损耗限制了逆变器效率的提高。同时市场竞争的日剧激烈、功率开关管、及钢铁铜等原材料价格的上涨，给逆变器厂家带来了很大的成本压力。目前由于受功率器件性能的限制，传统的逆变器拓扑的功率器件和滤波电感的损耗已经很难降低，研制高性能低成本的逆变器成为各个逆变器厂家的目标。

传统2电平拓扑逆变器使用高耐压的功率开关器件，存在较大通态损耗和开关损耗，导致功率开关器件的总损耗大，从而降低了整个系统的效率。同时输出滤波电感体积大，进一步影响效率与成本。

为了可使用低耐压功率开关管、以降低功率损耗，并且减小输出滤波电感体积、以提高电能质量，近年来多电平逆变器拓扑得到了越来越多的实际应用。其中，中点箝位型(Neutralpoint clamped，NPC)多电平拓扑由于结构简洁，从而在UPS与光伏逆变器中大量被应用。但是，由于NPC多电平拓扑中更多的功率开关管引起了系统控制更加复杂，同时增加了钳位二极管导致总损耗增大、效率降低。

因此，期望提供一种能够降低功率开关器件的通态损耗与开关损耗，并降低输出滤波电感损耗和成本的新型逆变器，这种逆变器需要改进传统两电平与NPC多电平拓扑的限制与不足。

发明内容

以下给出关于本发明的概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，以下内容并不是关于本发明的穷举性描述。

本发明的一个主要目的在于，提供使用新型三端开关网络的多电平单相逆变器和三相逆变器，包括如下方案。

使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器，其包括两个输入电源，两个输入滤波电容，两个功率开关管及其体二极管，一个反相耦合的两绕组变压器，一个输出滤波电感和一个输出滤波电容，和两个功率二极管；其中第一功率开关管的集电极和第二功率二极管的阴极及第一输入滤波电容的正极与第一输入电源的正极相连，第二功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极及第二输入滤波电容的负极与第二输入电源的负极相连；第一输入滤波电容的负极和第一输入电源的负极与第二输入滤波电容的正极和第二输入电源的正极相连，构成中点地电位；第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极与反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第二功率开关管的集电极和第二功率二极管的阳极与反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；输出滤波电感的一端与反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，另一端与输出滤波电容及输出负载的一端相连，输出滤波电容及输出负载的另一端与中点地电位相连；第一功率开关管的第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二功率开关管的第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，所述第一调制波和所述第二调制波的相位相同，第一载波的相位和所述第二载波的相位相差180度；

作为等同或者简单替换/增加的：输出滤波电感还可以集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者说可把反相耦合的两绕组变压器的漏感用作输出滤波电感；还包括无需输出滤波电感、与(或)输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电路，比如用于工业变频器中；还可以只使用一个输入电源；同时还包括接有第二级滤波电感，连接到由输出滤波电感和输出滤波电容的输出端，以构成LCL滤波电路。

使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器，其包括前述多电平单相半桥逆变器的桥臂，具体包括：一个输入电源，一个输入滤波电容，四个功率开关管及其体二极管，两个反相耦合的两绕组变压器，两个输出滤波电感和一个输出滤波电容，和四个功率二极管，其中第一功率开关管的集电极、第二功率二极管的阴极、第二功率开关管的集电极、第四功率二极管的阴极、及输入滤波电容的正极与输入电源的正极相连，第三功率开关管的发射极和第三功率二极管的阳极、第四功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极、及输入滤波电容的负极与输入电源的负极相连；第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极与第一反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第四功率开关管的集电极和第二功率二极管的阳极与第一反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第二功率开关管的发射极和第三功率二极管的阴极与第二反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第三功率开关管的集电极和第四功率二极管的阳极与第二反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第一输出滤波电感的一端与第一反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，第二输出滤波电感的一端与第二反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，第一输出滤波电感的另一端经过输出滤波电容及输出负载与第二输出滤波电感的另一端相连；第一功率开关管的第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二功率开关管的第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，第三功率开关管的第三驱动信号由第三调制波和第三载波调制而成，第四功率开关管的第四驱动信号由第四调制波和第四载波调制而成；所述第一调制波和第二调制波与第三调制波和第四调制波的相位相同，第一载波的相位和第四载波的相位相差180度，第二载波的相位和第三载波的相位相差180度，第一载波的相位和第二载波的相位相差180度；

作为等同或者简单替换/增加的：输出滤波电感还可以集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者说可把反相耦合的两绕组变压器的漏感用作输出滤波电感；还包括使用一个输出滤波电感、无需输出滤波电感、与(或)输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电路，比如用于工业变频器中；还可以使用两个输入电源；同时还包括接有第二级滤波电感，连接到由所述输出滤波电感和输出滤波电容构成的输出端，以构成LCL滤波电路

使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器，其包括前述的多电平单相半桥逆变器的桥臂与一个传统两电平逆变桥臂，具体包括：一个输入电源，一个输入滤波电容，四个功率开关管及其体二极管，一个反相耦合的两绕组变压器，一个输出滤波电感和一个输出滤波电容，和两个功率二极管；其中第一功率开关管、第二功率开关管的集电极和第二功率二极管的阴极及输入滤波电容的正极与输入电源的正极相连，第三功率开关管、第四功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极及输入滤波电容的负极与输入电源的负极相连；第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极与反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第四功率开关管的集电极和第二功率二极管的阳极与反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；输出滤波电感的一端与反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，另一端与输出滤波电容及输出负载的一端相连，输出滤波电容及输出负载的另一端与第二功率开关管的发射极和第三功率开关管的集电极相连；第一功率开关管的第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二功率开关管的第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，第三功率开关管的第三驱动信号由第三调制波和第三载波调制而成，第四功率开关管的第四驱动信号由第四调制波和第四载波调制而成，所述第一调制波和第二调制波与第三调制波和第四调制波的相位相同，第一载波的相位和第四载波的相位相差180度，第二载波的相位和第三载波的相位相差180度，第一载波的相位和第二载波的相位相差180度；

作为等同或者简单替换/增加的：输出滤波电感还可以集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者说可把反相耦合的两绕组变压器的漏感用作输出滤波电感；还包括使用一个输出滤波电感、无需输出滤波电感、与(或)输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电路，比如用于工业变频器中；还可以使用两个输入电源；同时还包括接有第二级滤波电感，连接到由所述输出滤波电感和输出滤波电容构成的输出端，以构成LCL滤波电路。

一种使用新型三端开关网络的多电平三相逆变器，其包括前述的多电平单相半桥逆变器的桥臂构成，具体包括：两个输入电源，两个输入滤波电容，六个功率开关管及其体二极管，三个反相耦合的两绕组变压器，三个输出滤波电感和三个输出滤波电容，和六个功率二极管；其中第一功率开关管的集电极、第二功率二极管的阴极、第二功率开关管的集电极、第四功率二极管的阴极、第五功率开关管的集电极、第六功率二极管的阴极、及第一输入滤波电容的正极与第一输入电源的正极相连，第三功率开关管的发射极和第三功率二极管的阳极、第四功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极、第六功率开关管的发射极和第五功率二极管的阳极、及第二输入滤波电容的负极与第二输入电源的负极相连；第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极与第一反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第四功率开关管的集电极和第二功率二极管的阳极与第一反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第二功率开关管的发射极和第三功率二极管的阴极与第二反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第三功率开关管的集电极和第四功率二极管的阳极与第二反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第五功率开关管的发射极和第五功率二极管的阴极与第三反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第六功率开关管的集电极和第六功率二极管的阳极与第三反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第一输出滤波电感的一端与第一反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，第二输出滤波电感的一端与第二反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，第三输出滤波电感的一端与第三反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连；第一输出滤波电感的另一端经过第一输出滤波电容实现A相输出，第二输出滤波电感的另一端经过第二输出滤波电容实现B相输出，第三输出滤波电感的另一端经过第三输出滤波电容实现C相输出；六个功率开关管分别由六个驱动信号驱动，其中第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，第三驱动信号由第三调制波和第三载波调制而成，第四驱动信号由第四调制波和第四载波调制而成，第五驱动信号由第五调制波和第五载波调制而成，第六驱动信号由第六调制波和第六载波调制而成，所述第一调制波和第二调制波和第三调制波与第四调制波和第五调制波和第六调制波的相位相同，第一载波的相位和第四载波的相位相差180度，第二载波的相位和第三载波的相位相差180度，第五载波的相位和第六载波的相位相差180度，第一载波的相位与第二载波的相位及第五载波的相位相差120度；

作为等同或者简单替换/增加的：输出滤波电感还可以集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者说可把反相耦合的两绕组变压器的漏感用作输出滤波电感；还包括无需输出滤波电感、与(或)输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电路，比如用于工业变频器中；还可以只使用一个输入电源；还包括接有第二级滤波电感，连接到由所述输出滤波电感和输出滤波电容构成的输出端，以构成LCL滤波电路；同时可适应有中性线N、及无中性线N的电源系统。

应该强调，术语“包括/包含”在发明描述中使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

与现有技术相比，本发明创造的优点和效果包括：

本发明电路结构及控制简单，这种逆变器改进了传统两电平与NPC多电平拓扑的限制与不足。本发明采用耦合电感PWM载波移相技术，不但实现传统两电平逆变器的多电平输出、降低了功率器件的通态损耗与开关损耗，而且大幅度降低输出电感器体积、损耗和成本，提高了逆变器的效率、降低了逆变器输出电压谐波与电能质量，降低了逆变器的整机成本，因此具有极大的应用价值和广阔的市场前景。本发明可以广泛应用于直流-交流功率变换器(DC/AC)中，例如不间断电源(UPS)、光伏逆变器、风能变流器、工业变频器、及燃料电源发电系统等。

附图说明

图1A是根据本发明的实施例的使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器的拓扑电路图；

图1B是用于图1A的使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器在占空比D<0.5工作条件下的驱动信号、输出中点电压、变压器激磁电流、以及各通道电流的波形图；

图1C是用于图1A的使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器在占空比D>0.5工作条件下的驱动信号、输出中点电压、变压器激磁电流、以及各通道电流的波形图；

图2是根据本发明的实施例的使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器的拓扑电路图；

图3是根据本发明的实施例的另一种使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器的拓扑电路图；

图4是根据本发明的实施例的使用新型三端开关网络的输出有中性线N的多电平三相逆变器的拓扑电路图；

图5是根据本发明的实施例的使用新型三端开关网络的输出无中性线N的多电平三相逆变器的拓扑电路图。

上述附图中的部件只是为了示出本发明的工作原理。在各附图中，按照本领域的惯常表达方式，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。

具体实施方式

以下结合附图和实例对本发明的实施作进一步说明，但它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点，若有未特别详细说明之处，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。

参见图1A，一种使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器，包括：包括两个输入电源(V1、V2)，两个输入滤波电容(C1、C2)，两个功率开关管(S1、S4)及其体二极管(D1、D4)，一个反相耦合的两绕组变压器T1，一个输出滤波电感L1和一个输出滤波电容C3，两个功率二极管(D2、D3)。第一功率开关管S1的集电极和第二功率二极管D3的阴极及第一输入滤波电容C1的正极与第一输入电源V1的正极相连，第二功率开关管S4的发射极和第一功率二极管D2的阳极及第二输入滤波电容C2的负极与第二输入电源V1的负极相连，第一输入滤波电容C1的负极和第一输入电源V1的负极与第二输入滤波电容C2的正极和第二输入电源V2的正极相连，构成中点地电位。第一功率开关管S1的发射极和第一功率二极管D2的阴极与反相耦合变压器T1第一绕组的同名端相连，第二功率开关管S4的集电极和第二功率二极管D3的阳极与反相耦合变压器T1第二绕组的异名端相连。输出滤波电感L1的一端与反相耦合变压器T1第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，另一端与输出滤波电容C3及输出负载R1的一端相连，输出滤波电容C3及输出负载的另一端与中点地电位相连。以第一驱动信号驱动第一功率开关管并以第二驱动信号驱动第二功率开关管，第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，第一调制波和第二调制波的相位相同，第一载波的相位和第二载波的相位相差180度。

为了表述简洁及符合本领域的惯常表述，以下描述中涉及的元器件的数字或字母标记与前述标记代表相同的含义，在不影响本领域技术人员理解的情况下，个别地方仅用标记而不给出部件全称。

功率开关管S1的占空比D<0.5时，一个完整的工作周期内，使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器存在四个工作模态，如图1B所示。

t0～t1：功率开关管(S1、S4)导通、功率二极管(D2、D3)关断，“b”点电压为输入电压V_in的正极、“c”点电压为输入电压V_in的负极，因此反相耦合变压器T1的两端电压V_bc＝+V_in。同时，反相耦合变压器T1与输出滤波电感连接的中点“a”到输入滤波电容(C1、C2)中点地电位的电压差V_a0＝0，这个电压差也称为逆变中点电压。

t1～t2：第一功率开关管S1开始关断、第二功率开关管S4继续导通，第一功率二极管D2开始导通续流、第二功率二极管D3继续关断，“b”点电压为输入电压V_in的负极、“c”点电压也为输入电压V_in的负极，因此反相耦合变压器T1的两端电压V_bc＝0。同时，逆变中点电压 $V_{a0}=-\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{in}}.$

t2～t3：第一功率开关管S1继续关断、第二功率开关管S4也开始关断，第一功率二极管D2继续导通续流、第二功率二极管D3也开始导通续流，“b”点电压为输入电压V_in的负端、“c”点电压为输入电压V_in的正极，因此反相耦合变压器T1的两端电压V_bc＝-V_in。同时，逆变中点电压V_a0＝0。

t3～t4：第一功率开关管S1继续关断、第二功率开关管S4开始导通，第一功率二极管D2继续导通续流、第二功率二极管D3开始关断，“b”点电压为输入电压V_in的负极、“c”点电压也为输入电压V_in的负极，因此反相耦合变压器T1的两端电压V_bc＝0。同时，逆变中点电压 $V_{a0}=-\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{in}}.$

从以上分析过程可以看出，输出电压：

$\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{out}}=\frac{2}{T}[{\&Integral;}_{t0}^{t1}0\mathrm{dt}+{\&Integral;}_{t1}^{t2}(-\frac{1}{2}\&CenterDot;V_{\mathrm{in}})\mathrm{dt}]\\ =\frac{2}{T}[0-\frac{1}{2}\&CenterDot;V_{\mathrm{in}}\&CenterDot;(\frac{T}{2}-D\&CenterDot;T)]\\ =\frac{V_{\mathrm{in}}}{2}\&CenterDot;(2D-1)\end{array}$

从上式可以看出，D＜0.5时，输出电压V_out＜0，对应输出正弦波电压的负半周。

第一功率开关管S1的占空比D>0.5时，一个完整的工作周期内，使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器存在四个工作模态，如图1C所示。

t0～t1：功率开关管(S1、S4)导通、功率二极管(D2、D3)关断，“b”点电压为输入电压V_in的正极、“c”点电压为输入电压V_in的负极，因此反相耦合变压器T1的两端电压V_bc＝+V_in。同时，反逆变中点电压V_a0＝0。

t1～t2：第一功率开关管S1继续导通、第二功率开关管S4开始关断，第一功率二极管D2继续关断、第二功率二极管D3开始导通续流，“b”点电压为输入电压V_in的正极、“c”点电压也为输入电压V_in的正极，因此反相耦合变压器T1的两端电压V_bc＝0。同时，逆变中点电压 $V_{a0}=+\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{in}}.$

t2～t3：第一功率开关管S1开始关断、第二功率开关管S4继续关断，第一功率二极管D2开始导通续流、第二功率二极管D3继续导通续流，“b”点电压为输入电压V_in的负端、“c”点电压为输入电压V_in的正极，因此反相耦合变压器T1的两端电压V_bc＝-V_in。同时，逆变中点电压V_a0＝0。

t3～t4：第一功率开关管S1开始导通、第二功率开关管S4继续关断，第一功率二极管D2开始关断、第二功率二极管D3继续导通续流，“b”点电压为输入电压V_in的正极、“c”点电压也为输入电压V_in的正极，因此反相耦合变压器T1的两端电压V_bc＝0。同时，逆变中点电压 $V_{a0}=+\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{in}}.$

从以上分析过程可以看出，输出电压：

$\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{out}}=\frac{2}{T}({\&Integral;}_{t0}^{t1}0\mathrm{dt}+{\&Integral;}_{t1}^{t2}\frac{1}{2}\&CenterDot;V_{\mathrm{in}}\mathrm{dt})\\ =\frac{2}{T}[0+\frac{1}{2}\&CenterDot;V_{\mathrm{in}}\&CenterDot;(D\&CenterDot;T-\frac{T}{2})]\\ =\frac{V_{\mathrm{in}}}{2}\&CenterDot;(2D-1)\end{array}$

从上式可以看出，D＞0.5时，输出电压V_out＞0，对应输出正弦波电压的正半周。

输出电压正、负半周的计算公式相同，D＝0.5时，输出电压V_out＝0，对应输出电压的过零处。

逆变中点电压V_a0可实现0、三种电平。

图2的使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器，图3的另一种使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器，图4的使用新型三端开关网络的输出有中性线N的多电平三相逆变器，以及图5的使用新型三端开关网络的输出无中性线N的多电平三相逆变器，图中的元器件符号与图1相同，其中C为电容，S为功率开关管，D为二极管(与图1一样，有功率开关管的体二极管和功率二极管)，T为反相耦合变压器，L为电感，R为负载。基本工作原理、所采用的驱动信号与图1的多电平单相半桥逆变器类似，对本领域技术人员来说在此不再赘述。

本发明使用了两个功率开关管、两个功率二极管、及一个反相耦合的变压器构成三端开关网络，与通用两电平逆变拓扑比较，两个功率开关管无需设置死区、并且能同时开通工作，在逆变中点实现多电平输出，从而改进输出电压谐波、减小输出滤波电感的尺寸与体积、降低开关器件损耗，因此提高逆变器的系统性能。

本发明使用了一个三端开关网络、及一个输出滤波电感，可选地，独立的输出滤波电感可集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者说可把反相耦合的两绕组变压器的漏感用作输出滤波电感。

本发明中描述的功率开关管可以是绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field EffectTransistor，MOSFET)、门极可断晶闸管(GateTurn-off Thyristor，GTO)或任意其他适当的开关器件等。

本发明所提出的使用新型三端开关网络的多电平单相逆变器和三相逆变器，可选地，单相或三相电压输出滤波后可以接一个单相或三相变压器。

以上仅为本发明的较佳实施例，应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (9)

1.使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器，其特征在于包括两个输入电源，两个输入滤波电容，两个功率开关管及其体二极管，一个反相耦合的两绕组变压器，一个输出滤波电感和一个输出滤波电容，和两个功率二极管；其中第一功率开关管的集电极和第二功率二极管的阴极及第一输入滤波电容的正极与第一输入电源的正极相连，第二功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极及第二输入滤波电容的负极与第二输入电源的负极相连；第一输入滤波电容的负极和第一输入电源的负极与第二输入滤波电容的正极和第二输入电源的正极相连，构成中点地电位；第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极与反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第二功率开关管的集电极和第二功率二极管的阳极与反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；输出滤波电感的一端与反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，另一端与输出滤波电容及输出负载的一端相连，输出滤波电容及输出负载的另一端与中点地电位相连；第一功率开关管的第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二功率开关管的第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，所述第一调制波和所述第二调制波的相位相同，第一载波的相位和所述第二载波的相位相差180度；

所述输出滤波电感还能集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者把反相耦合的两绕组变压器的漏感用作所述输出滤波电感，或者无需所述输出滤波电感与/或输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电路；所述两个输入电源还能由一个输入电源代替。

2.根据权利要求1所述的使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器，其特征在于；还包括第二级滤波电感，连接到由输出滤波电感和输出滤波电容构成的输出端，以构成LCL滤波电路。

3.使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器，其特征在于包括两个如权利要求1所述多电平单相半桥逆变器的桥臂，具体包括：一个输入电源，一个输入滤波电容，四个功率开关管及其体二极管，两个反相耦合的两绕组变压器，两个输出滤波电感和一个输出滤波电容，和四个功率二极管，其中第一功率开关管的集电极、第二功率二极管的阴极、第二功率开关管的集电极、第四功率二极管的阴极、及输入滤波电容的正极与输入电源的正极相连，第三功率开关管的发射极和第三功率二极管的阳极、第四功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极、及输入滤波电容的负极与输入电源的负极相连；第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极与第一反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第四功率开关管的集电极和第二功率二极管的阳极与第一反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第二功率开关管的发射极和第三功率二极管的阴极与第二反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第三功率开关管的集电极和第四功率二极管的阳极与第二反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第一输出滤波电感的一端与第一反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，第二输出滤波电感的一端与第二反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，第一输出滤波电感的另一端经过输出滤波电容及输出负载与第二输出滤波电感的另一端相连；第一功率开关管的第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二功率开关管的第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，第三功率开关管的第三驱动信号由第三调制波和第三载波调制而成，第四功率开关管的第四驱动信号由第四调制波和第四载波调制而成；所述第一调制波和第二调制波与第三调制波和第四调制波的相位相同，第一载波的相位和第四载波的相位相差180度，第二载波的相位和第三载波的相位相差180度，第一载波的相位和第二载波的相位相差180度；

所述输出滤波电感还能集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者把反相耦合的两绕组变压器的漏感用作所述输出滤波电感；或者仅使用一个输出滤波电感或者无需输出滤波电感、与/或无输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电路；所述一个输入电源还能由两个两个输入电源代替。

4.根据权利要求3所述的使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器，其特征在于还包括第二级滤波电感，连接到由所述输出滤波电感和输出滤波电容构成的输出端，以构成LCL滤波电路。

5.使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器，其特征在于包括一个权利要求1所述的多电平单相半桥逆变器的桥臂与一个传统两电平逆变桥臂，具体包括：一个输入电源，一个输入滤波电容，四个功率开关管及其体二极管，一个反相耦合的两绕组变压器，一个输出滤波电感和一个输出滤波电容，和两个功率二极管；其中第一功率开关管、第二功率开关管的集电极和第二功率二极管的阴极及输入滤波电容的正极与输入电源的正极相连，第三功率开关管、第四功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极及输入滤波电容的负极与输入电源的负极相连；第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极与反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第四功率开关管的集电极和第二功率二极管的阳极与反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；输出滤波电感的一端与反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，另一端与输出滤波电容及输出负载的一端相连，输出滤波电容及输出负载的另一端与第二功率开关管的发射极和第三功率开关管的集电极相连；第一功率开关管的第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二功率开关管的第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，第三功率开关管的第三驱动信号由第三调制波和第三载波调制而成，第四功率开关管的第四驱动信号由第四调制波和第四载波调制而成，所述第一调制波和第二调制波与第三调制波和第四调制波的相位相同，第一载波的相位和第四载波的相位相差180度，第二载波的相位和第三载波的相位相差180度，第一载波的相位和第二载波的相位相差180度；

所述输出滤波电感还能集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者把反相耦合的两绕组变压器的漏感用作所述输出滤波电感；或者仅使用一个输出滤波电感、或无需输出滤波电感、与/或无输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电路；所述一个输入电源还能用两个输入电源代替。

6.根据权利要求5所述的使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器，其特征在于还包括第二级滤波电感，连接到由所述输出滤波电感和输出滤波电容构成的输出端，以构成LCL滤波电路。

7.一种使用新型三端开关网络的多电平三相逆变器，其特征在于由三个权利要求1所述的多电平单相半桥逆变器的桥臂构成，具体包括：两个输入电源，两个输入滤波电容，六个功率开关管及其体二极管，三个反相耦合的两绕组变压器，三个输出滤波电感和三个输出滤波电容，和六个功率二极管；其中第一功率开关管的集电极、第二功率二极管的阴极、第二功率开关管的集电极、第四功率二极管的阴极、第五功率开关管的集电极、第六功率二极管的阴极、及第一输入滤波电容的正极与第一输入电源的正极相连，第三功率开关管的发射极和第三功率二极管的阳极、第四功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极、第六功率开关管的发射极和第五功率二极管的阳极、及第二输入滤波电容的负极与第二输入电源的负极相连；第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极与第一反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第四功率开关管的集电极和第二功率二极管的阳极与第一反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第二功率开关管的发射极和第三功率二极管的阴极与第二反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第三功率开关管的集电极和第四功率二极管的阳极与第二反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第五功率开关管的发射极和第五功率二极管的阴极与第三反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第六功率开关管的集电极和第六功率二极管的阳极与第三反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第一输出滤波电感的一端与第一反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，第二输出滤波电感的一端与第二反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，第三输出滤波电感的一端与第三反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连；第一输出滤波电感的另一端经过第一输出滤波电容实现A相输出，第二输出滤波电感的另一端经过第二输出滤波电容实现B相输出，第三输出滤波电感的另一端经过第三输出滤波电容实现C相输出；六个功率开关管分别由六个驱动信号驱动，其中第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，第三驱动信号由第三调制波和第三载波调制而成，第四驱动信号由第四调制波和第四载波调制而成，第五驱动信号由第五调制波和第五载波调制而成，第六驱动信号由第六调制波和第六载波调制而成，所述第一调制波和第二调制波和第三调制波与第四调制波和第五调制波和第六调制波的相位相同，第一载波的相位和第四载波的相位相差180度，第二载波的相位和第三载波的相位相差180度，第五载波的相位和第六载波的相位相差180度，第一载波的相位与第二载波的相位及第五载波的相位相差120度；

所述输出滤波电感还能集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者把反相耦合的两绕组变压器的漏感用作所述输出滤波电感；或者无需输出滤波电感、与/或输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电路；两个输入电源还能由一个输入电源代替。

8.根据权利要求7所述的使用新型三端开关网络的多电平三相逆变器，其特征在于还包括第二级滤波电感，连接到由所述输出滤波电感和输出滤波电容构成的输出端，以构成LCL滤波电路。

9.根据权利要求7所述的使用新型三端开关网络的多电平三相逆变器，其特征在于该多电平三相逆变器同时适应有中性线(N)或无中性线(N)的电源系统。