CN108649829B - 一种五电平逆变单元及其应用电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种五电平逆变单元及其应用电路，通过在开关管单元的第一输入端与第一输出端之间设置第一可控开关，并在开关管单元的第三输入端与第二输出端之间设置第二可控开关，使得部分工作模态下，能够以相应的可控开关代替开关管单元中的两个开关管导通，进而减少通态损耗、提高系统效率。

Description

一种五电平逆变单元及其应用电路

技术领域

本发明涉及光伏新能源技术领域，特别涉及一种五电平逆变单元及其应用电路。

背景技术

多电平逆变器，因具有输出功率大、器件开关频率低、系统等效开关频率高、输出谐波小、动态响应快、传输频带宽、电磁兼容性好、光伏逆变器的重量轻、体积小和效率高等优点，越来越受到光伏行业的重视。

在光伏发电新能源领域，因组件的系统电压进一步提高到1500V，传统的两电平和三电平拓扑不再适用，现有技术中虽然存在一种能够应用于1500V光伏发电系统且开关管较少的五电平逆变拓扑，但是其开通关断都需要经过三个开关管，损耗相对较大。

发明内容

本发明提供一种五电平逆变单元及其应用电路，以解决现有技术中损耗大的问题。

为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种五电平逆变单元，连接于直流电源的正端与负端之间，与第一电容和第二电容的串联支路并联；所述五电平逆变单元包括：开关管单元、钳位电容、第一开关管、第二开关管、第一可控开关及第二可控开关；所述第一开关管和所述第二开关管均反向并联一个二极管；其中：

所述开关管单元的第一输入端作为所述五电平逆变单元的第一输入端、与所述直流电源的正端、所述第一电容的一端及所述第一可控开关的第一端相连；

所述开关管单元的第二输入端作为所述五电平逆变单元的第二输入端、与所述第一电容和所述第二电容的连接点相连；

所述开关管单元的第三输入端作为所述五电平逆变单元的第三输入端、与所述直流电源的负端、所述第二电容的另一端及所述第二可控开关的第二端相连；

所述开关管单元的第一输出端与所述第一可控开关的第二端、所述钳位电容的一端及所述第一开关管的第一端相连；

所述开关管单元的第二输出端与所述第二可控开关的第一端、所述钳位电容的另一端及所述第二开关管的第二端相连；

所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端相连，连接点作为所述五电平逆变单元的输出端。

优选的，所述开关管单元包括：第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管及第八开关管；所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管及所述第八开关管均反向并联一个二极管；其中：

所述第三开关管的第一端为所述开关管单元的第一输入端；

所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第一端及所述第七开关管的第一端相连；所述第七开关管的第二端为所述开关管单元的第一输出端；

所述第四开关管的第二端与所述第五开关管的第一端相连，连接点为所述开关管单元的第二输入端；

所述第五开关管的第二端与所述第六开关管的第一端及所述第八开关管的第二端相连；所述第八开关管的第一端为所述开关管单元的第二输出端；

所述第六开关管的第二端为所述开关管单元的第三输入端。

优选的，所述第一可控开关和所述第二可控开关均为低速开关管；或者，所述第一可控开关和所述第二可控开关均包括：串联的低速开关管与二极管。优选的，当所述五电平逆变单元处于输出电压值为PV/2的工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第三开关管、所述第七开关管及所述第一开关管导通，并在第一预设时间之后，先控制所述第一可控开关导通，再控制所述第三开关管及所述第七开关管关断的信号；

当所述五电平逆变单元处于输出电压值为PV/4的一种工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第三开关管及所述第七开关管导通，并在第一预设时间之后，先控制所述第一可控开关导通，再控制所述第三开关管及所述第七开关管关断的信号；

当所述五电平逆变单元处于输出电压值为－PV/4的一种工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第六开关管及所述第八开关管导通，并在第一预设时间之后，先控制所述第二可控开关导通，再控制所述第六开关管及所述第八开关管关断的信号；

当所述五电平逆变单元处于输出电压值为－PV/2的工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第二开关管、所述第六开关管及所述第八开关管导通，并在第一预设时间之后，先控制所述第二可控开关导通，再控制所述第六开关管及所述第八开关管关断的信号；

其中，PV为所述直流电源的正端与负端之间的电压值。

优选的，当所述五电平逆变单元处于输出电压值为PV/2的工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第三开关管、所述第七开关管及所述第一开关管导通，并在第一预设时间之后控制所述第一可控开关导通，然后在第二预设时间之后，先控制所述第一可控开关关断，再控制所述第三开关管及所述第七开关管关断的信号；

当所述五电平逆变单元处于输出电压值为PV/4的一种工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第三开关管及所述第七开关管导通，并在第一预设时间之后控制所述第一可控开关导通，然后在第二预设时间之后，先控制所述第一可控开关关断，再控制所述第三开关管及所述第七开关管关断的信号；

当所述五电平逆变单元处于输出电压值为－PV/4的一种工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第六开关管及所述第八开关管导通，并在第一预设时间之后控制所述第二可控开关导通，然后在第二预设时间之后，先控制所述第二可控开关关断，再控制所述第六开关管及所述第八开关管关断的信号；

当所述五电平逆变单元处于输出电压值为－PV/2的工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第二开关管、所述第六开关管及所述第八开关管导通，并在第一预设时间之后控制所述第二可控开关导通，然后在第二预设时间之后，先控制所述第二可控开关关断，再控制所述第六开关管及所述第八开关管关断的信号；

其中，PV为所述直流电源的正端与负端之间的电压值。

优选的，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管及所述第八开关管均为：IGBT管、MOS管、IGCT管或者IEGT管。

优选的，各个开关管反向并联的二极管为额外增加的二极管或者各自的体二极管。

优选的，所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管及所述第六开关管的耐压等级为1200V，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第七开关管及所述第八开关管的耐压等级为600V或650V。

一种五电平逆变单元的应用电路，包括三个如上述任一所述的五电平逆变单元，分别为第一五电平逆变单元、第二五电平逆变单元和第三五电平逆变单元；其中：

所述第一五电平逆变单元、所述第二五电平逆变单元和所述第三五电平逆变单元的第一输入端均连接所述直流电源的正端；

所述第一五电平逆变单元、所述第二五电平逆变单元和所述第三五电平逆变单元的第二输入端均与所述第一电容和所述第二电容的连接点相连；

所述第一五电平逆变单元、所述第二五电平逆变单元和所述第三五电平逆变单元的第三输入端均连接所述直流电压的负端；

所述第一五电平逆变单元、所述第二五电平逆变单元和所述第三五电平逆变单元的输出端分别作为所述五电平逆变单元的应用电路的三个交流输出端。

本发明提供的五电平逆变单元，通过在开关管单元的第一输入端与第一输出端之间设置第一可控开关，并在开关管单元的第三输入端与第二输出端之间设置第二可控开关，使得部分工作模态下，能够以相应的可控开关代替开关管单元中的两个开关管导通，减少通态损耗，进而提高系统效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的五电平逆变单元的结构示意图；

图2a至图2d是本发明实施例提供的五电平逆变单元拓扑图；

图3a和3b是本发明实施例提供的五电平逆变单元的应用示意图；

图4a和4b是本发明实施例提供的三相三线制五电平逆变器的应用示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明提供一种五电平逆变单元及其应用电路，以解决现有技术中损耗大的问题。

请参见图1，该五电平逆变单元，连接于直流电源的正端PV+与负端PV－之间，与第一电容C1和第二电容C2的串联支路并联。

具体点，该五电平逆变单元包括：开关管单元、钳位电容C3、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一可控开关S1及第二可控开关S2；第一开关管Q1和第二开关管Q2均反向并联一个二极管；其中：

开关管单元的第一输入端作为五电平逆变单元的第一输入端、与直流电源的正端PV+、第一电容C1的一端及第一可控开关S1的第一端相连；

开关管单元的第二输入端作为五电平逆变单元的第二输入端、与第一电容C1和第二电容C2的连接点相连；

开关管单元的第三输入端作为五电平逆变单元的第三输入端、与直流电源的负端PV－、第二电容C2的另一端及第二可控开关S2的第二端相连；

开关管单元的第一输出端与第一可控开关S1的第二端、钳位电容C3的一端及第一开关管Q1的第一端相连；

开关管单元的第二输出端与第二可控开关S2的第一端、钳位电容C3的另一端及第二开关管Q2的第二端相连；

第一开关管Q1的第二端与第二开关管Q2的第一端相连，连接点作为五电平逆变单元的输出端。

实际应用中，该第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一可控开关S1、第二可控开关S2及开关管单元中的开关管，能够根据接收到的驱动信号导通或者关断，使五电平逆变单元输出PV/2、PV/4、0、－PV/2及－PV/4中的任意一个电压值；其中，PV为直流电源的正端PV+与负端PV－之间的电压值，也即母线电压。

且该五电平逆变单元在部分工作模态下，根据驱动信号能够控制开关管单元中的开关管均关断，而设置在开关管单元的第一输入端与第一输出端之间的第一可控开关S1导通，或者，设置在开关管单元的第三输入端与第二输出端之间的第二可控开关S2导通；使得第一可控开关S1或第二可控开关S2能够代替开关管单元中相应的两个开关管导通，进而减少通态损耗、提高系统效率。

优选的，参见图2a至图2d，该开关管单元包括：第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7及第八开关管Q8；第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7及第八开关管Q8均反向并联一个二极管；其中：

第三开关管Q3的第一端为开关管单元的第一输入端；

第三开关管Q3的第二端与第四开关管Q4的第一端及第七开关管Q7的第一端相连；第七开关管Q7的第二端为开关管单元的第一输出端；

第四开关管Q4的第二端与第五开关管Q5的第一端相连，连接点为开关管单元的第二输入端；

第五开关管Q5的第二端与第六开关管Q6的第一端及第八开关管Q8的第二端相连；第八开关管Q8的第一端为开关管单元的第二输出端；

第六开关管Q6的第二端为开关管单元的第三输入端。

具体的，第一可控开关S1能够代替第三开关管Q3和第七开关管Q7导通(如图2a和图2b所示)，第二可控开关S2能够代替第六开关管Q6和第八开关管Q8导通(如图2c和图2d所示)，也即，将该五电平逆变单元的有功路径，由虚线所示的现有技术改为实线所示的本方案，进而减少一个开关管的通态损耗、提高系统效率。

在具体的实际应用中，所述五电平逆变单元如果应用于1500V的光伏发电系统，可以设置第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5及第六开关管Q6的电压等级均大于半母线电压(PV/2，即750V)，比如1200V电压等级的开关管；其余开关管的电压等级均大于四分之一母线电压(PV/4)即可，比如400V以上的开关管，具体可以选择常用的600V或者650V低压等级的快速IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘三双极型功率管)或者MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)，其开关特性好，通态损耗及开关损耗小；以上两种开关管的成本低，适合应用于本实施例所述的五电平逆变单元。

并且，所述五电平逆变单元中，其中的各个开关管可以为IGBT管、MOS管、IGCT(Intergrated Gate Commutated Thyristors，集成栅极换流晶闸管)管或者IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor，电子注入增强门极晶体管)管等开关管；具体的选用可以视其应用环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。并且，各个开关管反向并联的二极管可以是额外增加的二极管，也可以是各自的体二极管，此处不做具体限定，视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

本实施例中所述的五电平逆变单元，其各个开关管的选型及开关管驱动信号的来源此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定。

另外，值得说明的是，该开关管单元也可以为其他实现形式，比如还包括其他开关管，其连接形式此处不做限制，只要能够实现上述五电平输出即可；此时，均能够通过驱动信号的控制，以相应的可控开关代替开关管单元内的多个开关管导通，以上述原理实现通态损耗的减少及整体效率的提高；此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

在具体的实际应用中，如图3a所示，所述五电平逆变单元的第二输入端及输出端还可以分别通过一个电感与电网相连。如3b所示，所述五电平逆变单元的前端还可以增加一个DC/DC变换器来进行电压的变化，用于拓宽所述五电平逆变单元的输入电压范围。

本发明另一实施例还提供了另外一种五电平逆变单元，在上述实施例及图1至图3b的基础之上，优选的，其第一可控开关S1和第二可控开关S2均为低速开关管；或者，第一可控开关S1和第二可控开关S2均包括：串联的低速开关管及二极管。

由于低速开关管的开通损耗大而通态损耗小，因此，出于拓扑整体损耗小、效率高的目的考虑，对该五电平逆变单元得到相应工作模态的驱动信号进行如下设置：

当该五电平逆变单元处于第一工作模态时，该五电平逆变单元输出的电压值为PV/2。其驱动信号首先控制第三开关管Q3、第七开关管Q7及第一开关管Q1导通，其余开关管均截止；此时，其有功电流路径为C1→Q3→Q7→Q1→R，如图2a中的虚线所示；然后，在第一预设时间之后，其驱动信号先控制第一可控开关S1导通，再控制第三开关管Q3及第七开关管Q7关断；经过上述预设时间的延时，使得第一可控开关S1为零电压开通，避免了相应的开通损耗；并且，稳态下真正导通的只有第一可控开关S1及第一开关管Q1，其有功电流路径如图2a中的实线所示，比现有技术减少了一个开关管的通态损耗；另外，第一可控开关S1为低速开关管，其导通压降更低，其通态损耗更低，因此该五电平逆变单元的整体损耗更低。

当该五电平逆变单元处于第二工作模态时，该五电平逆变单元输出的电压值为PV/4。其驱动信号首先控制第三开关管Q3及第七开关管Q7导通，其余开关管均截止；此时，其有功电流路径为C1→Q3→Q7→C3→D2(第二开关管Q2的反并联二极管)→R，如图2b中的虚线所示；然后，在第一预设时间之后，其驱动信号先控制第一可控开关S1导通，再控制第三开关管Q3及第七开关管Q7关断；经过上述预设时间的延时，使得第一可控开关S1为零电压开通，避免了相应的开通损耗；并且，稳态下真正导通的只有第一可控开关S1及第二开关管Q2的反并联二极管D2，其有功电流路径如图2b中的实线所示，比现有技术减少了一个开关管的通态损耗；另外，第一可控开关S1为低速开关管，其导通压降更低，其通态损耗更低，因此该五电平逆变单元的整体损耗更低。

当该五电平逆变单元处于第七工作模态时，该五电平逆变单元输出的电压值为－PV/4。其驱动信号首先控制第六开关管Q6及第八开关管Q8导通，其余开关管均截止；此时，其有功电流路径为R→D1(第一开关管Q1的反并联二极管)→C3→Q8→Q6→PV－→C2，如图2c中的虚线所示；然后，在第一预设时间之后，其驱动信号先控制第二可控开关S2导通，再控制第六开关管Q6及第八开关管Q8关断；经过上述预设时间的延时，使得第二可控开关S2为零电压开通，避免了相应的开通损耗；并且，稳态下真正导通的只有第二可控开关S1及第一开关管Q1的反并联二极管D1，其有功电流路径如图2c中的实线所示，比现有技术减少了一个开关管的通态损耗；另外，第二可控开关S2为低速开关管，其导通压降更低，其通态损耗更低，因此该五电平逆变单元的整体损耗更低。

当该五电平逆变单元处于第八工作模态时，该五电平逆变单元输出的电压值为－PV/2。其驱动信号首先控制第二开关管Q2、第六开关管Q6及第八开关管Q8导通，其余开关管均截止；此时，其有功电流路径为R→Q2→Q8→Q6→PV－→C2，如图2d中的虚线所示；然后，在第一预设时间之后，其驱动信号先控制第二可控开关S2导通，再控制第六开关管Q6及第八开关管Q8关断；经过上述预设时间的延时，使得第二可控开关S2为零电压开通，避免了相应的开通损耗；并且，稳态下真正导通的只有第二可控开关S1及第二开关管Q2，其有功电流路径如图2d中的实线所示，比现有技术减少了一个开关管的通态损耗；另外，第二可控开关S2为低速开关管，其导通压降更低，其通态损耗更低，因此该五电平逆变单元的整体损耗更低。

其余工作模态与现有技术相同，此处不再赘述。

值得说明的是，上述过程中，以图2a所示模态为例进行说明：在第一预设时间之后，其驱动信号是在控制第一可控开关S1导通之后，立即控制第三开关管Q3及第七开关管Q7关断的；然而，实际应用中，为了使第一可控开关S1零电压关断、避免相应的关断损耗，可以通过驱动信号在控制第一可控开关S1导通之后，等待一个第二预设时间的时长，先控制第一可控开关S1关断，再控制第三开关管Q3及第七开关管Q7关断，也即在控制第三开关管Q3及第七开关管Q7关断之前，提前关断第一可控开关S1。图2b至图2d所示模态也可以采用同样的原理实现对应可控开关的零电压关断、避免相应的关断损耗，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

该第一预设时间和第二预设时间的时长设置视其具体应用环境而定，此处不做限定，均在本申请的保护范围内。

其余结构和原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本实施例在减少通态损耗的基础之上，通过减少对应可控开关的开通损耗和关断损耗，进一步提高了电路的整体效率。

本发明另一实施例还提供了一种五电平逆变单元的应用电路，如图4a所示的三相三线制五电平逆变器，包括三个如上述任一实施例所述的五电平逆变单元，分别为第一五电平逆变单元201、第二五电平逆变单元202和第三五电平逆变单元203；其中：

第一五电平逆变单元201、第二五电平逆变单元202和第三五电平逆变单元203的第一输入端均连接直流电源的正端PV+；

第一五电平逆变单元201、第二五电平逆变单元202和第三五电平逆变单元203的第二输入端均与第一电容C1和第二电容C2的连接点相连；

第一五电平逆变单元201、第二五电平逆变单元202和第三五电平逆变单元203的第三输入端均连接直流电压的负端PV－；

第一五电平逆变单元201、第二五电平逆变单元202和第三五电平逆变单元203的输出端分别作为五电平逆变单元的应用电路的三个交流输出端。

具体的，第一五电平逆变单元201由第一正弦波进行调制，第二五电平逆变单元202由第二正弦波进行调制，第三五电平逆变单元203由第三正弦波进行调制；

第一正弦波、第二正弦波和第三正弦波的相位依次相差120度。

在具体的实际应用中，如图4b所示，所述五电平逆变单元的应用电路的前端还可以增加一个DC/DC变换器来进行电压的变化，用于拓宽所述五电平逆变单元的应用电路的输入电压范围。所述五电平逆变单元的应用电路的各个交流输出端还可以分别通过一个电感与电网相连。

另外，所述五电平逆变单元还适用于单相全桥五电平逆变器及三相四线制五电平逆变器。需要说明的是，本发明实施例提供的五电平逆变单元提供了拓扑的整体效率，可以理解的是，由该五电平逆变单元组成的单相全桥、三相三线制以及三相四线制五电平逆变器同样具有该优点。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种五电平逆变单元，其特征在于，连接于直流电源的正端与负端之间，与第一电容和第二电容的串联支路并联；所述五电平逆变单元包括：开关管单元、钳位电容、第一开关管、第二开关管、第一可控开关及第二可控开关；所述第一开关管和所述第二开关管均反向并联一个二极管；其中：

所述开关管单元的第一输入端作为所述五电平逆变单元的第一输入端、与所述直流电源的正端、所述第一电容的一端及所述第一可控开关的第一端相连；

所述开关管单元的第二输入端作为所述五电平逆变单元的第二输入端、与所述第一电容和所述第二电容的连接点相连；

所述开关管单元的第三输入端作为所述五电平逆变单元的第三输入端、与所述直流电源的负端、所述第二电容的另一端及所述第二可控开关的第二端相连；

所述开关管单元的第一输出端与所述第一可控开关的第二端、所述钳位电容的一端及所述第一开关管的第一端相连；

所述开关管单元的第二输出端与所述第二可控开关的第一端、所述钳位电容的另一端及所述第二开关管的第二端相连；

所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端相连，连接点作为所述五电平逆变单元的输出端；

所述第一开关管、所述第二开关管、所述第一可控开关、所述第二可控开关及所述开关管单元中的开关管，根据接收到的驱动信号导通或者关断；并且，所述五电平逆变单元存在至少一种工作模态的驱动信号为：控制所述开关管单元中的开关管均关断，而所述第一可控开关或者所述第二可控开关导通的信号；且使所述五电平逆变单元进入此工作模态的驱动信号变化过程为：在对所述开关管单元进行原始控制的基础上，经过第一预设时间，之后先控制所述第一可控开关或第二可控开关导通，再控制所述开关管单元中的开关管关断；以使所述第一可控开关或第二可控开关实现零电压开通。

2.根据权利要求1所述的五电平逆变单元，其特征在于，所述开关管单元包括：第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管及第八开关管；所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管及所述第八开关管均反向并联一个二极管；其中：

所述第三开关管的第一端为所述开关管单元的第一输入端；

所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第一端及所述第七开关管的第一端相连；所述第七开关管的第二端为所述开关管单元的第一输出端；

所述第四开关管的第二端与所述第五开关管的第一端相连，连接点为所述开关管单元的第二输入端；

所述第五开关管的第二端与所述第六开关管的第一端及所述第八开关管的第二端相连；所述第八开关管的第一端为所述开关管单元的第二输出端；

所述第六开关管的第二端为所述开关管单元的第三输入端。

3.根据权利要求2所述的五电平逆变单元，其特征在于，所述第一可控开关和所述第二可控开关均为低速开关管；或者，所述第一可控开关和所述第二可控开关均包括：串联的低速开关管与二极管。

4.根据权利要求3所述的五电平逆变单元，其特征在于，当所述五电平逆变单元处于输出电压值为PV/2的工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第三开关管、所述第七开关管及所述第一开关管导通，并在第一预设时间之后，先控制所述第一可控开关导通，再控制所述第三开关管及所述第七开关管关断的信号；

当所述五电平逆变单元处于输出电压值为PV/4的一种工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第三开关管及所述第七开关管导通，并在第一预设时间之后，先控制所述第一可控开关导通，再控制所述第三开关管及所述第七开关管关断的信号；

当所述五电平逆变单元处于输出电压值为－PV/4的一种工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第六开关管及所述第八开关管导通，并在第一预设时间之后，先控制所述第二可控开关导通，再控制所述第六开关管及所述第八开关管关断的信号；

当所述五电平逆变单元处于输出电压值为－PV/2的工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第二开关管、所述第六开关管及所述第八开关管导通，并在第一预设时间之后，先控制所述第二可控开关导通，再控制所述第六开关管及所述第八开关管关断的信号；

其中，PV为所述直流电源的正端与负端之间的电压值。

5.根据权利要求3所述的五电平逆变单元，其特征在于，当所述五电平逆变单元处于输出电压值为PV/2的工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第三开关管、所述第七开关管及所述第一开关管导通，并在第一预设时间之后控制所述第一可控开关导通，然后在第二预设时间之后，先控制所述第一可控开关关断，再控制所述第三开关管及所述第七开关管关断的信号；

当所述五电平逆变单元处于输出电压值为PV/4的一种工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第三开关管及所述第七开关管导通，并在第一预设时间之后控制所述第一可控开关导通，然后在第二预设时间之后，先控制所述第一可控开关关断，再控制所述第三开关管及所述第七开关管关断的信号；

当所述五电平逆变单元处于输出电压值为－PV/4的一种工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第六开关管及所述第八开关管导通，并在第一预设时间之后控制所述第二可控开关导通，然后在第二预设时间之后，先控制所述第二可控开关关断，再控制所述第六开关管及所述第八开关管关断的信号；

当所述五电平逆变单元处于输出电压值为－PV/2的工作模态时，所述驱动信号为：控制所述第二开关管、所述第六开关管及所述第八开关管导通，并在第一预设时间之后控制所述第二可控开关导通，然后在第二预设时间之后，先控制所述第二可控开关关断，再控制所述第六开关管及所述第八开关管关断的信号；

其中，PV为所述直流电源的正端与负端之间的电压值。

6.根据权利要求1至5任一所述的五电平逆变单元，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管及所述第八开关管均为：IGBT管、MOS管、IGCT管或者IEGT管。

7.根据权利要求1至5任一所述的五电平逆变单元，其特征在于，各个开关管反向并联的二极管为额外增加的二极管或者各自的体二极管。

8.根据权利要求1至5任一所述的五电平逆变单元，其特征在于，所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管及所述第六开关管的耐压等级为1200V，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第七开关管及所述第八开关管的耐压等级为600V或650V。

9.一种五电平逆变单元的应用电路，其特征在于，包括三个如权利要求1至8任一所述的五电平逆变单元，分别为第一五电平逆变单元、第二五电平逆变单元和第三五电平逆变单元；其中：

所述第一五电平逆变单元、所述第二五电平逆变单元和所述第三五电平逆变单元的第一输入端均连接所述直流电源的正端；

所述第一五电平逆变单元、所述第二五电平逆变单元和所述第三五电平逆变单元的第二输入端均与所述第一电容和所述第二电容的连接点相连；

所述第一五电平逆变单元、所述第二五电平逆变单元和所述第三五电平逆变单元的第三输入端均连接所述直流电压的负端；

所述第一五电平逆变单元、所述第二五电平逆变单元和所述第三五电平逆变单元的输出端分别作为所述五电平逆变单元的应用电路的三个交流输出端。

Images