CN109546878A - 一种用于电力变换系统的七电平电路拓扑结构 - Google Patents

一种用于电力变换系统的七电平电路拓扑结构 Download PDF

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CN109546878A CN201910009522.0A CN201910009522A CN109546878A CN 109546878 A CN109546878 A CN 109546878A CN 201910009522 A CN201910009522 A CN 201910009522A CN 109546878 A CN109546878 A CN 109546878A
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宋崇辉
张强
韩涛
刁乃哲
孙先瑞
宋家祥
胡志伟
杨新生
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels

Abstract

本发明提供本发明涉及一种用于电力变换系统的七电平电路拓扑结构，包括：三个由左上桥臂母线电容、右上桥臂开关管、左下桥臂母线电容和右下桥臂开关管组成的全桥电路，八个开关器件和四个用于稳压储能的钳位电容。上述拓扑结构通过不同开关状态的组合实现相同电压的输出，有效降低了系统整体的开关通断损耗，提高了整个系统的变换效率，具备较好的容错运行能力和可靠性，同时可灵活调整控制方式，有效消除死区效应，可广泛应用于逆变器、变频器等电力变换装置。

Description

一种用于电力变换系统的七电平电路拓扑结构
技术领域
本发明涉及多电平拓扑技术，具体涉及一种用于电力变换系统的七 电平电路拓扑结构。
背景技术
随着大功率电力变换技术的发展，工业领域驱动功率和驱动电压的 增大，多电平变流器受到了越来越多的关注。目前，受限于功率器件的 电压等级，若不采用功率器件串联的方式，传统的三电平拓扑无法应用 到6KV以上的高压领域中，需要采用七电平甚至更多电平来提高电压等 级。
在大功率使用场合中，如何降低损耗、提高效率、减少输出波形谐 波，都是设计人员需要考虑的问题。多电平技术的使用可以使输出正弦 电压波形更加平滑，降低的电压变化率，有效减少输出电压谐波。同时 由于多电平技术的使用，使得对单个电力开关管的耐压要求降低，有效 降低了开关损耗。
为此，亟需一种用于电力变换系统的七电平电路拓扑结构。
发明内容
(一)发明目的
针对现有技术中七电平结构存在不同模态转换过程中开关状态切换 复杂、开关损耗大、中点电位平衡困难以及死区效应难以消除等不足， 本发明要解决的问题是提供一种可有效降低系统整体的开关通断损耗， 提高整个系统的变换效率的用于电力变换系统的七电平拓扑结构。
(二)技术方案
为解决现有技术中的问题，本发明的计算方案包括：
一方面，本发明提供一种用于电力变换系统的七电平电路拓扑结 构，包括：三个由左上桥臂母线电容、右上桥臂开关管、左下桥臂母线 电容和右下桥臂开关管组成的全桥电路，八个开关器件和四个用于稳压 储能的钳位电容；
其中，三个全桥电路依次串联接于直流母线电压两端；第一全桥电 路接直流母线电压正极，第三全桥电路接直流母线电压负极；
第一全桥电路与第二全桥电路连接的中间桥臂依次串联第五开关器 件A5和第一开关器件A1；第二全桥电路与第三全桥电路连接的中间桥 臂二依次串联第七开关器件A7和第三开关器件A3；
第一全桥电路左上桥臂母线电容C1和右上桥臂开关管SA1之间接有 第四开关器件A4；第二全桥电路的中间左上桥臂母线电容C3和右上桥 臂开关管SA3之间依次接第六开关器件A6和第二开关器件A2；第三全桥 电路的左上桥臂母线电容C5右上桥臂开关管SA5之间接有第八开关器件 A8。
第一箝位电容CA1正极接于第一全桥电路右上桥臂开关管SA1和右下 桥臂开关管SA2之间，负极接于第五开关器件A5和第一开关器件A1之 间；
第二箝位电容CA2正极接第一箝位电容CA1负极，负极接于第六开关 器件A6和第二开关器件A2之间；
第三箝位电容CA3正极接第二箝位电容CA2负极，负极接于第七开关 器件A7和第三开关器件A3之间；
第四箝位电容CA4正极接第三箝位电容CA3负极，负极接于第三全桥 电路的右上桥臂开关管SA5和右下桥臂开关管SA6之间。
所述直流母线电压输入侧一端接第一全桥电路的左上桥臂母线电容 C1的正极，另一端接第三全桥电路的左下桥臂母线电容C6的负极；
第二全桥电路的右上桥臂开关管SA3和右下桥臂开关管SA4之间引出 输出端子。
所述开关器件包括两个反向串联的开关管。
每一个所述开关管均反向并联一个二极管。
所述开关管为全控型开关器件，包括场效应晶体管或绝缘栅双极型 晶体管。
所述母线电容的容值为直流母线电源电压的六分之一；
所述箝位电容的容值为直流母线电源电压的六分之一。
第二方面，本发明提供一种三相六电平电路拓扑结构，
包括上述任一七电平电路拓扑结构，三个七电平电路拓扑结构并联 于直流母线。
所述三相七电平电路拓扑结构每一相的输入端子分别接直流母线电 压正极、第一全桥电路左下桥臂母线电容C2正极、第二全桥电路左上桥 臂母线电容C3正极、第二全桥电路左下桥臂母线电容C4正极、第三全桥 电路左上桥臂母线电容C5正极、第三全桥电路左下桥臂母线电容C6正极、 直流母线电压负极。
第三方面，本发明提供一种七电平逆变器，其特征在于，包括如权 利要求1所述的七电平电路拓扑结构，通过驱动电路控制所述七电平电 路拓扑结构中的至少一个开关管和开关器件的导通，以输出所述七电平 逆变器所需的至少一种电平。
在所述逆变器的每一个七电平电路拓扑结构中，若外部直流母线电 源电压为6E，则每一个箝位电容为E，每一个母线电容为E；E为大于零 的自然数。
在驱动电路驱动每一个七电平电路拓扑结构中的第一、第二、第三 开关器件导通，第四至第十四开关器件关闭，则输出端子输出所述六电 平逆变器所需的6E电平
驱动电路根据开关管和开关器件的导通和关闭与输出电平关系表， 驱动每一个七电平电路拓扑结构中的第一至第六开光管(SA1～S A6)和第 一至第八开关器件(A1-A8)的导通和关闭，以使输出端子输出所述七电 平逆变器所需的电平。
开关管和开关器件的导通和关闭与输出电平(U)关系表：
其中，1为导通，0为关闭。
(三)有益效果
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明提出了一种用于电力变换系统的七电平拓扑，除多电平共 有的输出谐波低、电磁干扰小等优点外，此拓扑结构通过不同开关状态 的组合实现相同电压的输出，这种冗余化的开关状态配置，简化了控制 过程，减少了电平转换过程中开关状态变化的开关管数量，有效降低了 系统整体的开关通断损耗，提高了整个系统的变换效率，具备较好的容 错运行能力和可靠性，同时可灵活调整控制方式，有效消除死区效应， 可广泛应用于逆变器、变频器等电力变换装置。
2.本发明提出的逆变器拓扑结构在输出相同电压时，可以有不同导 通组合选择，便于在不同状态转换过程中，简化控制方法，还可以易于 实现直流母线电容以及箝位电容电压的自平衡，以消除逆变器驱动信号 产生的死区效应，从而有效提高逆变器的输出性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的 一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对 本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明单相七电平拓扑结构电气原理图；
图2为本发明中输出电压为6E的电流路径图；
图3为本发明中输出电压为5E的电流路径图(一)；
图4为本发明中输出电压为5E的电流路径图(二)；
图5为本发明中输出电压为5E的电流路径图(三)；
图6为本发明中输出电压为5E的电流路径图(四)；
图7为本发明中输出电压为5E的电流路径图(五)；
图8为本发明中输出电压为5E的电流路径图(六)；
图9为本发明中输出电压为4E的电流路径图(一)；
图10为本发明中输出电压为4E的电流路径图(二)；
图11为本发明中输出电压为4E的电流路径图(三)；
图12为本发明中输出电压为4E的电流路径图(四)；
图13为本发明中输出电压为4E的电流路径图(五)；
图14为本发明中输出电压为4E的电流路径图(六)；
图15为本发明中输出电压为4E的电流路径图(七)；
图16为本发明中输出电压为3E的电流路径图(一)；
图17为本发明中输出电压为3E的电流路径图(二)；
图18为本发明中输出电压为3E的电流路径图(三)；
图19为本发明中输出电压为3E的电流路径图(四)；
图20为本发明中输出电压为3E的电流路径图(五)；
图21为本发明中输出电压为3E的电流路径图(六)；
图22为本发明中输出电压为3E的电流路径图(七)；
图23为本发明中输出电压为2E的电流路径图(一)；
图24为本发明中输出电压为2E的电流路径图(二)；
图25为本发明中输出电压为2E的电流路径图(三)；
图26为本发明中输出电压为2E的电流路径图(四)；
图27为本发明中输出电压为2E的电流路径图(五)；
图28为本发明中输出电压为2E的电流路径图(六)；
图29为本发明中输出电压为2E的电流路径图(七)；
图30为本发明中输出电压为E的电流路径图(一)；
图31为本发明中输出电压为E的电流路径图(二)；
图32为本发明中输出电压为E的电流路径图(三)；
图33为本发明中输出电压为E的电流路径图(四)；
图34为本发明中输出电压为E的电流路径图(五)；
图35为本发明中输出电压为E的电流路径图(六)；
图36为本发明中输出电压为0的电流路径图；
图37为本发明三相七电平拓扑结构电气原理框图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实 施方式，对本发明作详细描述。
本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技 术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语 只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使 用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组 合。
如图1所示，本发明一种用于电力变换系统的七电平电路拓扑结构， 包括：三个由左上桥臂母线电容、右上桥臂开关管、左下桥臂母线电容 和右下桥臂开关管组成的全桥电路，八个开关器件和四个用于稳压储能 的钳位电容。
第一全桥电路包括：左上桥臂母线电容C1、右上桥臂开关管SA1、左 下桥臂母线电容C2、右下桥臂开关管SA2。
第二全桥电路包括：左上桥臂母线电容C3、右上桥臂开关管SA3、左 下桥臂母线电容C4、右下桥臂开关管SA4。
第三全桥电路包括：左上桥臂母线电容C5、右上桥臂开关管SA5、左 下桥臂母线电容C6、右下桥臂开关管SA6。
三个全桥电路依次串联接于直流母线电压两端；第一全桥电路接直 流母线电压正极，第三全桥电路接直流母线电压负极。
第一全桥电路左上桥臂母线电容C1的正极接直流母线电压正极，第 一全桥电路左下桥臂母线电容C2的负极接第二全桥电路左上桥臂母线电 容C3的正极；第二全桥电路左下桥臂母线电容C4的负极接第三全桥电路 左下桥臂母线电容C5的正极，第三全桥电路左下桥臂母线电容C6的负极 接直流母线电压负极。
第一全桥电路右上桥臂开关管SA1正极接直流母线电压的正极，第一 全桥电路右下桥臂开关管SA2的负极接第二全桥电路右上桥臂开关管SA3的正极，第二全桥电路右下桥臂开关管SA4的负极接第三全桥电路右上桥 臂开关管管SA5的正极，第三全桥电路右下桥臂开关管SA6的负极接直流 母线电压的负极。
第一全桥电路与第二全桥电路连接的中间桥臂依次串联第五开关器 件A5和第一开关器件A1；第二全桥电路与第三全桥电路连接的中间桥 臂二依次串联第七开关器件A7和第三开关器件A3。
第五开关器件A5一端接第一全桥电路左下桥臂母线电容C2的负极 和第二全桥电路左上桥臂母线电容C3的正极之间，另外一端通过第三开 关器件A3接第一全桥电路右下桥臂开关管和第二全桥电路右上桥臂开 关管SA3之间，第七开关器件A7一端接第二全桥电路左下桥臂母线电容 C4的负极与第三全桥电路左下桥臂母线电容C5的正极之间，另外一端通 过第三开关器件A3接，第二全桥电路右下桥臂开关管SA4与第三全桥电 路右上桥臂开关管管SA5之间。
第一全桥电路左上桥臂母线电容C1和右上桥臂开关管SA1之间接有 第四开关器件A4；第二全桥电路的中间左上桥臂母线电容C3和右上桥 臂开关管SA3之间依次接第六开关器件A6和第二开关器件A2；第三全桥 电路的左上桥臂母线电容C5右上桥臂开关管SA5之间接有第八开关器件 A8。
第一箝位电容CA1正极接于第一全桥电路右上桥臂开关管SA1和右下 桥臂开关管SA2之间，负极接于第五开关器件A5和第一开关器件A1之 间；
第二箝位电容CA2正极接第一箝位电容CA1负极，负极接于第六开关 器件A6和第二开关器件A2之间；
第三箝位电容CA3正极接第二箝位电容CA2负极，负极接于第七开关 器件A7和第三开关器件A3之间；
第四箝位电容CA4正极接第三箝位电容CA3负极，负极接于第三全桥 电路的右上桥臂开关管SA5和右下桥臂开关管SA6之间。
所述直流母线电压输入侧一端接第一全桥电路的左上桥臂母线电容 C1的正极，另一端接第三全桥电路的左下桥臂母线电容C6的负极；
第二全桥电路的右上桥臂开关管SA3和右下桥臂开关管SA4之间引出 输出端子。
可选地，所述开关器件包括两个反向串联的开关管。
第一开关器件包括反向串联的第七开关管SA7 1、第八开关管SA7 2； 第二开关器件包括反向串联的第九开关管SA8 1、第十开关管SA8 2；第三 开关器件包括反向串联的第十一开关管SA9 1、第十二开关管SA9 2；第四 开关器件包括反向串联的第十三开关管SA10 1、第十四开关管SA10 2；第 五开关器件包括反向串联的第十五开关管SA11 1、第十六开关管SA11 2； 第六开关器件包括反向串联的第十七开关管SA12 1、第十八开关管SA12 2； 第七开关器件包括反向串联的第十九开关管SA13 1、第二十开关管SA13 2； 第八开关器件包括反向串联的第二十一开关管SA14 1、第二十二开关管 SA14 2。
每一个所述开关管均反向并联一个二极管。例如，第一开关管SA1的正极连二极管DA1的负极，第一开关管SA1的负极连所述二极管DA1的 正极。
本实施例中，所有的开关管为全控型开关器件，包括场效应晶体管 或绝缘栅双极型晶体管。
母线电容的容值为直流母线电源电压的六分之一；
箝位电容的容值为直流母线电源电压的六分之一。
七电平单相逆变器各桥臂的开关状态表1：
七电平单相逆变器各桥臂的开关状态表2：
七电平单相逆变器各桥臂的开关状态表3：
第二方面，一种三相七电平电路拓扑结构，包括任一所述的七电平 电路拓扑结构，三个七电平电路拓扑结构并联于直流母线。如图37所 示，三个单相七电平拓扑结构并联后形成三相逆变输出结构。
三相七电平电路拓扑结构每一相的输入端子分别接直流母线电压正 极、第一全桥电路左下桥臂母线电容C2正极、第二全桥电路左上桥臂母 线电容C3正极、第二全桥电路左下桥臂母线电容C4正极、第三全桥电路 左上桥臂母线电容C5正极、第三全桥电路左下桥臂母线电容C6正极、直 流母线电压负极。
如上所述的单相拓扑在直流母线侧并联可形成三相拓扑，只需控制 各相开关管的通断时序即可实现三相交流的输出以驱动三相交流负载。
第三方面，一种七电平逆变器，包括上述用于电力变换系统的七电 平电路拓扑结构，所述用于电力变换系统的七电平电路拓扑结构包括六 个开关管SA1～SA6，八个开关器件SA71-SA142，六个母线电容C1～C6和 四个箝位电容CA1～CA4。每个开关管均反向并联一个二极管DA1～DA142
通过驱动电路控制所述七电平电路拓扑结构中的至少一个开关器件 的导通，以输出所述七电平逆变器所需的至少一种电平。在逆变器的每 一个七电平电路拓扑结构中，若外部直流母线电源电压为6E，则每一个 箝位电容为E，每一个母线电容为E；E为大于零的自然数；
如图2所示，在驱动电路驱动每一个七电平电路拓扑结构中的第一、 第二、第三开关管导通，第一、第二、第三开关管以外的开关管和开关 器件关闭，则输出端子输出所述六电平逆变器所需的6E电平。
如图3所示，第一开关管、第三开关管、第一开关器件导通，第一 开关管、第三开关管、第一开关器件以外的开关管和开关器件关闭，则 输出端子输出所述七电平逆变器所需的5E电平；或者，
如图4所示，第二、第三、第十开关器件导通，第二、第三、第十 开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需 的5E电平；或者，
如图5所示，第二、第三、第十一开关器件导通，第二、第三、第 十一开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的5E电平；或者，
如图6所示，第二、第三、第十二开关器件导通，第一、第三、第 十二开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的5E电平；或者，
如图7所示，第二、第三、第十三开关器件导通，第二、第三、第 十三开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的5E电平；或者，
如图8所示，第二、第三、第十四开关器件导通，第二、第三、第 十四开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的5E电平；或者，
如图9所示，第一、第八开关器件导通，第一、第八开关器件以外 的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需的4E电平；或 者，
如图10所示，第三、第七、第十开关器件导通，第三、第七、第十 开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需 的4E电平；或者，
如图11所示，第三、第七、第十一开关器件导通，第三、第七、第 十一开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的4E电平；或者，
如图12所示，第三、第七、第十二开关器件导通，第三、第七、第 十二开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的4E电平；或者，
如图13所示，第三、第七、第十三开关器件导通，第三、第七、第 十三开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的4E电平；或者，
如图14所示，第三、第七、第十四开关器件导通，第三、第七、第 十四开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的4E电平；或者，
如图15所示，第二、第三、第六开关器件导通，第二、第三、第六 开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需 的4E电平；或者，
如图16所示，第一、第四、第九开关器件导通，第一、第四、第九 开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需 的3E电平；或者，
如图17所示，第八、第十开关器件导通，第八、第十开关器件以外 的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需的3E电平；或 者，
如图18所示，第八、第十一开关器件导通，第八、第十一开关器件 以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需的3E电 平；或者，
如图19所示，第八、第十二开关器件导通，第八、第十二开关器件 以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需的3E电 平；或者，
如图20所示，第八、第十三开关器件导通，第八、第十三开关器件 以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需的3E电 平；或者，
如图21所示，第八、第十四开关器件导通，第八、第十四开关器件 以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需的3E电 平；或者，
如图22所示，第三、第六、第七开关器件导通，第三、第六、第七 开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需 的3E电平；或者，
如图23所示，第一、第四、第五开关器件导通，第一、第四、第五 开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需 的2E电平；或者，
如图24所示，第四、第九、第十开关器件导通，第四、第九、第十 开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需 的2E电平；或者，
如图25所示，第四、第五、第十一开关器件导通，第四、第五、第 十一开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的2E电平；或者，
如图26所示，第四、第九、第十二开关器件导通，第四、第九、第 十二开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的2E电平；或者，
如图27所示，第四、第九、第十三开关器件导通，第四、第九、第 十三开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的2E电平；或者，
如图28所示，第四、第九、第十四开关器件导通，第四、第九、第 十四开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的2E电平；或者，
如图29所示，第六、第八开关器件导通，第六、第八开关器件以外 的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需的2E电平；或 者，
如图30所示，第四、第五、第十开关器件导通，第四、第五、第十 开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需 的E电平；或者，
如图31所示，第四、第五、第十一开关器件导通，第四、第五、第 十一开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的E电平；或者，
如图32所示，第四、第五、第十二开关器件导通，第四、第五、第 十二开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的E电平；或者，
如图33所示，第四、第五、第十三开关器件导通，第四、第五、第 十三开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的E电平；或者，
如图34所示，第四、第五、第十四开关器件导通，第四、第五、第 十四开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器 所需的E电平；或者，
如图35所示，第四、第六、第九开关器件导通，第四、第六、第九 开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需 的E电平；或者，
如图36所示，第四、第五、第六开关器件导通，第四、第五、第六 开关器件以外的开关器件关闭，则输出端子输出所述七电平逆变器所需 的0电平。
可选地，驱动电路根据开关管和开关器件的导通和关闭与输出电平 关系表，驱动每一个七电平电路拓扑结构中的第一至第六开光管(SA1～SA6)和第一至第八开关器件(A1-A8)的导通和关闭，以使输出端子输出 所述七电平逆变器所需的电平；
开关管和开关器件的导通和关闭与输出电平(U)关系表：
其中，1为导通，0为关闭。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方 案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技 术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这 些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方 案的范围。

Claims (10)

1.一种用于电力变换系统的七电平电路拓扑结构，其特征在于，包括：三个由左上桥臂母线电容、右上桥臂开关管、左下桥臂母线电容和右下桥臂开关管组成的全桥电路，八个开关器件和四个用于稳压储能的钳位电容；
其中，三个全桥电路依次串联接于直流母线电压两端；第一全桥电路接直流母线电压正极，第三全桥电路接直流母线电压负极；
第一全桥电路与第二全桥电路连接的中间桥臂依次串联第五开关器件(A5)和第一开关器件(A1)；第二全桥电路与第三全桥电路连接的中间桥臂二依次串联第七开关器件(A7)和第三开关器件(A3)；
第一全桥电路左上桥臂母线电容(C1)和右上桥臂开关管(SA1)之间接有第四开关器件(A4)；第二全桥电路的中间左上桥臂母线电容(C3)和右上桥臂开关管(SA3)之间依次接第六开关器件(A6)和第二开关器件(A2)；第三全桥电路的左上桥臂母线电容(C5)右上桥臂开关管(SA5)之间接有第八开关器件(A8)。
第一箝位电容(CA1)正极接于第一全桥电路右上桥臂开关管(SA1)和右下桥臂开关管(SA2)之间，负极接于第五开关器件(A5)和第一开关器件(A1)之间；
第二箝位电容(CA2)正极接第一箝位电容(CA1)负极，负极接于第六开关器件(A6)和第二开关器件(A2)之间；
第三箝位电容(CA3)正极接第二箝位电容(CA2)负极，负极接于第七开关器件(A7)和第三开关器件(A3)之间；
第四箝位电容(CA4)正极接第三箝位电容(CA3)负极，负极接于第三全桥电路的右上桥臂开关管(SA5)和右下桥臂开关管(SA6)之间之间。
2.根据权利要求1所述的电路拓扑结构，其特征在于，
所述直流母线电压输入侧一端接第一全桥电路的左上桥臂母线电容(C1)的正极，另一端接第三全桥电路的左下桥臂母线电容(C6)的负极；
第二全桥电路的右上桥臂开关管(SA3)和右下桥臂开关管(SA4)之间引出输出端子。
3.根据权利要求1所述的电路拓扑结构，其特征在于，
所述开关器件包括两个反向串联的开关管。
4.根据权利要求3所述的拓扑结构，其特征在于，
每一个所述开关管均反向并联一个二极管。
5.根据权利要求3所述的拓扑结构，其特征在于，
所述开关管为全控型开关器件，包括场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管。
6.根据权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于，
所述母线电容的容值为直流母线电源电压的六分之一；
所述箝位电容的容值为直流母线电源电压的六分之一。
7.一种三相七电平电路拓扑结构，其特征在于，
包括如权利要求1至6任一所述的七电平电路拓扑结构，三个七电平电路拓扑结构并联于直流母线。
8.根据要求所述三相七电平电路拓扑结构，其特征在于，
所述三相七电平电路拓扑结构每一相的输入端子分别接直流母线电压正极、第一全桥电路左下桥臂母线电容(C2)正极、第二全桥电路左上桥臂母线电容(C3)正极、第二全桥电路左下桥臂母线电容(C4)正极、第三全桥电路左上桥臂母线电容(C5)正极、第三全桥电路左下桥臂母线电容(C6)正极、直流母线电压负极。
9.一种七电平逆变器，其特征在于，包括如权利要求1所述的七电平电路拓扑结构，通过驱动电路控制所述七电平电路拓扑结构中的至少一个开关管和开关器件的导通，以输出所述七电平逆变器所需的至少一种电平。
10.根据权利要求9所述的逆变器，其特征在于，
在所述逆变器的每一个七电平电路拓扑结构中，若外部直流母线电源电压为6E，则每一个箝位电容为E，每一个母线电容为E；E为大于零的自然数；
驱动电路根据开关管和开关器件的导通和关闭与输出电平关系表，驱动每一个七电平电路拓扑结构中的第一至第六开光管(SA1～S A6)和第一至第八开关器件(A1-A8)的导通和关闭，以使输出端子输出所述七电平逆变器所需的电平；
开关管和开关器件的导通和关闭与输出电平(U)关系表：
其中，1为导通，0为关闭。
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