CN109756138B - 一种五电平全桥逆变器的控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种五电平全桥逆变器的控制电路，针对传统五电平全桥逆变器调制策略在大功率输出时效率较低的问题，设计了新的调制策略，将五电平全桥逆变器在输出为±E时的工作模态变为一个新的具有低开关损耗的模态，且在切换至新模态时工作的开关管在导通或关断时属于软开关，提高了五电平逆变器的变换效率，在多电平电力电子变流器领域具有广阔的应用前景。

Description

一种五电平全桥逆变器的控制电路

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其属于多电平电力电子变流器的控制技术领域，具体涉及了一种五电平全桥逆变器的控制电路。

背景技术

随着环境问题的日渐加剧，传统的发电方式越来越不能满足人们对于环保的需求。新能源发电在当前的发电模式中占据了一定的席位，逆变器作为新能源发电与电网之间的连接枢纽，在新能源发电中扮演了重要的角色。五电平逆变器因其输出电平多，输出电流谐波小，输出效果良好等优点成为了人们的研究热点。

一种五电平全桥逆变器，其拓扑如图1所示。由于其自身开关管数量较多，在采用传统SPWM进行调制时，会产生较大的开关损耗，当输出功率较大时严重影响自身的功率变换效率。针对上述问题，文献“多电平逆变器载波层叠PWM调制策略的分析比较”提出一种调制方法，如图2所示。在调制波(u_e)正半周，当调制波(u_e)小于载波信号(u_st)时，第五开关管驱动信号(u_gs5)和第六开关管驱动信号(u_gs6)按互补的单极性SPWM方式高频动作，输出在E到0之间切换，当调制波大于载波信号加直流偏置信号(u_st+u_b)时，第五开关管驱动信号(u_gs5)和第六开关管驱动信号(u_gs6)按互补的单极性SPWM方式高频动作，输出在E到2E之间切换，在调制波(u_e)负半周时同理。可以看出，在输出电压为±E时第五开关管(S₅)和第六开关管(S₆)的开关损耗较大，由图3可以看出，在输出功率较大时，逆变器的变换效率依然较低。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明提出了一种五电平全桥逆变器的控制电路，不增加开关损耗的同时，提高逆变器变换效率。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种五电平全桥逆变器的控制电路，所述五电平全桥逆变器包括直流电源、第一输入分压电容、第二输入分压电容、第一～第八开关管、输出滤波电感、输出滤波电容以及负载电阻，第一输入分压电容的一端连接直流电源的正极，第一输入分压电容的另一端连接第二输入分压电容的一端，第二输入分压电容的另一端连接直流电源的负极，第一开关管的源极连接第二开关管的漏极，第二开关管的源极连接第三开关管的漏极，第三开关管的源极连接第四开关管的漏极，第二开关管与第三开关管的公共端连接第一输入分压电容与第二输入分压电容的公共端，第五开关管的源极连接第六开关管的漏极，第五开关管的漏极连接第一开关管与第二开关管的公共端，第六开关管的源极连接第三开关管与第四开关管的公共端，第七开关管的源极连接第八开关的漏极，第一开关管的漏极和第七开关管的漏极分别连接直流电源的正极，第四开关管的源极和第八开关管的源极分别连接直流电源的负极，第五开关管与第六开关管的公共端经输出滤波电感连接输出滤波电容的一端，输出滤波电容的另一端连接第七开关管与第八开关管的公共端，负载电阻与输出滤波电容并联；

五电平全桥逆变器的控制电路包括闭环控制器和调制电路，采样输出滤波电感的电流和负载电阻两端的电压输入闭环控制器，闭环控制器输出调制信号；

所述调制电路包括第一～第十七比较器、第一～第十减法器、第一加法器、第二加法器、第一～第四反相器、第一与门、第二与门、第一或门、第二或门、第一～第三选通器以及第一～第八驱动电路；

第一～第十减法器的正输入端分别输入调制信号，第一加法器和第二加法器的第一输入端分别输入调制信号；第二减法器、第三减法器以及第十减法器的负输入端分别输入第一直流偏置信号，第一加法器的第二输入端输入第一直流偏置信号；第七减法器的负输入端和第二加法器的第二输入端分别输入第二直流偏置信号；第四减法器和第八减法器的负输入端分别输入第三直流偏置；第一减法器、第五减法器、第六减法器以及第九减法器的负输入端输入第四直流偏置信号；

第一比较器、第二比较器、第三比较器、第四比较器、第八比较器以及第九比较器的正输入端对应连接第一减法器、第二减法器、第三减法器、第四减法器、第七减法器以及第八减法器的输出端；第五比较器、第六比较器、第十比较器以及第十五比较器的负输入端对应连接第五减法器、第六减法器、第九减法器以及第十减法器的输出端；第七比较器的负输入端连接第一加法器的输出端；第十三比较器的正输入端连接第二加法器的输出端；第十一比较器、第十四比较器以及第十七比较器的正输入端分别输入调制信号；第十二比较器和第十六比较器的负输入端分别输入调制信号；第一比较器、第四比较器、第九比较器以及第十七比较器的负输入端接地；第五比较器、第六比较器以及第十比较器的正输入端接地；第二比较器和第十三比较器的负输入端输入第一载波信号；第七比较器、第十二比较器以及第十六比较器的正输入端输入第一载波信号；第三比较器、第八比较器、第十一比较器以及第十四比较器的负输入端输入第二载波信号；第十五比较器的正输入端输入第二载波信号；

第一比较器、第二比较器以及第五比较器的输出端连接第一选通器的输入端；第三比较器和第四比较器的输出端分别连接第一与门的两个输入端，第一与门的输出端连接第一反相器的输入端，第一反相器的输出端连接第一选通器输入端；第六比较器、第七比较器以及第十比较器的输出端连接第二选通器的输入端；第八比较器和第九比较器的输出端分别连接第二与门的两个输入端，第二与门的输出端连接第二选通器的输入端；第十一比较器和第十六比较器的输出端连接第三选通器的输入端；第十二比较器和第十三比较器的输出端分别连接第一或门的两个输入端，第一或门的输出端连接第二反相器的输入端，第二反相器的输出端连接第三选通器的输入端；第十四比较器和第十五比较器的输出端分别连接第二或门的两个输入端，第二或门的输出端连接第三反相器的输入端，第三反相器的输出端连接第三选通器的输入端；

第一选通器的输出端分别经第一驱动电路和第四驱动电路对应输出第一开关管驱动信号和第四开关管驱动信号；第二选通器的输出端分别经第二驱动电路和第三驱动电路对应输出第二开关管驱动信号和第三开关管驱动信号；第三选通器的输出端分别经第五驱动电路和第六驱动电路对应输出第五开关管驱动信号和第六开关管驱动信号；第十七比较器的输出端经第八驱动电路输出第八开关管驱动信号；第十七比较器的输出端连接第四反相器的输入端，第四反相器的输出端经第七驱动电路输出第七开关管驱动信号。

进一步地，对于第一选通器，根据当前时刻的调制信号与零以及第四直流偏置信号的大小关系，将相应的输入信号送给第一驱动电路或第四驱动电路，具体过程如下：

当调制信号大于零且小于第四直流偏置信号时，将第一比较器的输出送至第一驱动电路，将第一反相器的输出送至第四驱动电路；当调制信号大于零且大于第四直流偏置信号时，将第二比较器的输出送至第一驱动电路，将第五比较器的输出送至第四驱动电路；当调制信号小于零且其绝对值小于第四直流偏置信号时，将第一反相器的输出送至第四驱动电路，将第一比较器的输出送至第一驱动电路；当调制信号小于零且其绝对值大于第四直流偏置信号时，将第五比较器的输出送至第一驱动电路，将第二比较器的输出送至第四驱动电路。

进一步地，对于第二选通器，根据当前时刻的调制信号与零以及第四直流偏置信号的大小关系，将相应的输入信号送给第二驱动电路或第三驱动电路，具体过程如下：

当调制信号大于零且小于第四直流偏置信号时，将第六比较器的输出送至第二驱动电路，将第二与门的输出送至第三驱动电路；当调制信号大于零且大于第四直流偏置信号时，将第七比较器的输出送至第二驱动电路，将第十比较器的输出送至第三驱动电路；当调制信号小于零且其绝对值小于第四直流偏置信号时，将第二与门的输出送至第二驱动电路，将第六比较器的输出送至第三驱动电路；当调制信号小于零且其绝对值大于第四直流偏置信号时，将第十比较器的输出送至第二驱动电路，将第七比较器的输出送至第三驱动电路。

进一步地，对于第三选通器，根据当前时刻的调制信号与零以及第四直流偏置信号的大小关系，将相应的输入信号送给第五驱动电路或第六驱动电路，具体过程如下：

当调制信号大于零且小于第四直流偏置信号时，将第十一比较器的输出送至第五驱动电路，将第三反相器的输出送至第六驱动电路；当调制信号大于零且大于第四直流偏置信号时，将第二反相器的输出送至第五驱动电路，将第十六比较器的输出送至第六驱动电路；当调制信号小于零且其绝对值小于第四直流偏置信号时，将第三反相器的输出送至第五驱动电路，将第十一比较器的输出送至第六驱动电路；当调制信号小于零且其绝对值大于第四直流偏置信号时，将第十六比较器的输出送至第五驱动电路，将第二反相器的输出送至第六驱动电路。

进一步地，第一载波信号的值等于第二载波信号加第四直流偏置信号，且第二载波信号的幅值与第四直流偏置信号的值相等，第一直流偏置信号的值为0.08倍的第二载波信号的幅值，第二直流偏置信号的值为0.12倍的第二载波信号的幅值，第三直流偏置信号的值为0.16倍的第二载波信号的幅值。

进一步地，当调制信号处于正半周时，当调制信号小于第四直流偏置信号时，第一开关管驱动信号为低电平，第二开关管驱动信号为高电平，第三开关管驱动信号按当前时刻第二选通器的输出高频动作，第四开关管驱动信号按当前时刻第一选通器的输出高频动作，第五开关管驱动信号和第六开关管驱动信号分别按当前时刻第三选通器的输出高频动作；当调制信号大于第四直流偏置信号时，第一开关管驱动信号按当前时刻第一选通器的输出高频动作，第二开关管驱动信号按当前时刻第二选通器的输出高频动作，第三开关管驱动信号为高电平，第四开关驱动信号为低电平，第五开关管驱动信号和第六开关管驱动信号分别按当前时刻第三选通器的输出高频动作；

调制信号处于负半周时，当调制信号的绝对值小于第四直流偏置信号时，第一开关管驱动信号按当前时刻第一选通器的输出高频动作，第二开关管驱动信号按当前时刻第二选通器的输出高频动作，第三开关管驱动信号为高电平，第四开关管驱动信号为低电平，第五开关管驱动信号和第六开关管驱动信号分别按当前时刻第三选通器的输出高频动作；当调制信号的绝对值大于第四直流偏置量时，第一开关管驱动信号为低电平，第二开关管驱动信号为高电平，第三开关管驱动信号按当前时刻第二选通器的输出高频动作，第四开关管驱动信号按当前时刻第一选通器的输出高频动作，第五开关管驱动信号和第六开关管驱动信号分别按当前时刻第三选通器的输出高频动作。

采用上述技术方案带来的有益效果：

(1)本发明使逆变器输出为±E时的工作模态由原来的模态转变为一种具有低开关损耗的新模态，降低了原工作模态的开关损耗，提高了该五电平逆变器的变换效率；

(2)本发明中开关管的动作属于软开关范畴，不会增加开关损耗，进一步提高变换效率；

(3)本发明的调制方式具有对称性，程序编写简单，易于DSP实现。

附图说明

图1为五电平全桥逆变器的拓扑图；

图2为五电平全桥逆变器的传统驱动原理波形图；

图3为五电平全桥逆变器在传统调制策略下的变换效率曲线图；

图4为本发明五电平全桥逆变器的控制电路图；

图5为本发明五电平全桥逆变器的调制策略的驱动原理波形图；

图6为本发明五电平全桥逆变器正半周工作模态切换图；

图7为本发明五电平全桥逆变器负半周工作模态切换图；

图8为五电平全桥逆变器在两种调制策略下的实验效率曲线图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明设计的五电平全桥逆变器的控制电路，如图4所示。该五电平全桥逆变器包括直流电源U_dc、输入分压电容1、五电平逆变电路2、一个输出滤波电感L_f、一个输出滤波电容C_f和一个负载电阻R。控制电路包括闭环控制器3和调制电路4。所述调制电路4包括十七个比较器，十个减法器，两个加法器，四个反相器，两个与门，两个或门，三个选通器和八个驱动电路，具体如下：

调制信号u_e分别与第一减法器的正输入端、第二减法器的正输入端、第三减法器的正输入端、第四减法器的正输入端以及第五减法器的正输入端连接，第一减法器和第五减法器的负输入端与第四直流偏置信号u_b4连接，第二减法器和第三减法器的负输入端与第一直流偏置信号u_b1连接，第四减法器的负输入端与第三直流偏置信号u_b3连接，第一比较器的正输入端与第一减法器的输出端连接，第一比较器的负输入端接地，第二比较器的正输入端与第二减法器的输出端连接，第二比较器的负输入端与第一载波信号u_st1连接，第三比较器的正输入端与第三减法器的输出端连接，第三比较器的负输入端与第二载波信号u_st2连接，第四比较器的正输入端与第四减法器的输出端连接，第四比较器的负输入端接地，第五比较器的负输入端与第五减法器的输出端连接，第五比较器的负输入端接地，第一比较器、第二比较器以及第五比较器的输出端与第一选通器的输入端连接，第三比较器和第四比较器的输出端与第一与门的输入端连接，第一与门的输出端经第一反相器后与第一选通器的输入端连接；第一选通器的一个输出端与第一驱动电路连接，得到第一开关管驱动信号u_gs1，第一选通器的另一个输出端与第四驱动电路连接，得到第四开关管驱动信号u_gs4。

调制信号u_e分别与第六减法器的正输入端、第一加法器的一个输入端、第七减法器的正输入端、第八减法器的正输入端以及第九减法器的正输入端连接，第六减法器和第九减法器的负输入端与第四直流偏置信号u_b4连接，第一加法器的另一个输入端与第一直流偏置信号u_b1连接，第七减法器的负输入端与第二直流偏置信号u_b2连接，第八减法器的负输入端与第三直流偏置信号u_b3连接，第六比较器的负输入端与第六减法器的输出端连接，第六比较器的正输入端接地，第七比较器的负输入端与第一加法器的输出端连接，第七比较器的正输入端与第一载波信号u_st1连接，第八比较器的正输入端与第七减法器的输出端连接，第八比较器的负输入端与第二载波信号u_st2连接，第九比较器的正输入端与第八减法器的输出端连接，第九比较器的负输入端接地，第十比较器的负输入端与第九减法器的输出端连接，第十比较器的负输入端接地，第六比较器、第七比较器以及第十比较器的输出端与第二选通器的输入端连接，第八比较器和第九比较器的输出端与第二与门的输入端连接，第二与门的输出端与第二选通器的输入端连接，第二选通器的一个输出端与第二驱动电路连接，得到第二开关管驱动信号u_gs2，第二选通器的另一个输出端与第三驱动电路连接，得到第三开关管驱动信号u_gs3。

调制信号u_e分别与第十一比较器的正输入端、第十二比较器的负输入端、第二加法器的一个输入端、第十四比较器的正输入端、第十减法器的正输入端以及第十六比较器的负输入端连接，第二加法器的另一个输入端与第二直流偏置信号u_b2连接，第十减法器的负输入端与第一直流偏置信号u_b1连接，第十一比较器的负输入端与第二载波信号u_st2连接，第十二比较器的正输入端和第十三比较器的负输入端与第一载波信号u_st1连接，第十三比较器的正输入端与第二加法器的输出端连接，第十四比较器的负输入端和第十五比较器的正输入端与第二载波信号u_st2连接，第十五比较器的负输入端与第十减法器的输出端连接，第十六比较器的正输入端与第一载波信号u_st1连接，第十一比较器和第十六比较器的输出端与第三选通器的输入端连接，第十二比较器和第十三比较器的输出端与第一或门的输入端连接，第一或门的输出端经第二反相器后与第三选通器的输入端连接，第十四比较器和第十五比较器的输出端与第二或门的输入端连接，第二或门的输出端经第三反相器后与第三选通器的输入端连接，第三选通器的一个输出端与第五驱动电路连接，得到第五开关管驱动信号u_gs5，另一个输出端与第六驱动电路连接，得到第六开关管驱动信号u_gs6。

调制信号u_e与第十七比较器的正输入端连接，第十七比较器的负输入端接地，第十七比较器的一个输出端与第八驱动电路连接，得到第八开关管驱动信号u_gs8，第十七比较器的另一个输出端经第四反相器后与第七驱动电路连接，得到第七开关管驱动信号u_gs7。

在本实施例中，采用如下优选技术方案：

第一载波信号u_st1的值等于第二载波信号u_st2加第四直流偏置信号u_b4，且第二载波信号幅值与第四直流偏置信号u_b4的值相等，第一直流偏置信号u_b1的值为0.08倍的第二载波信号幅值，第二直流偏置信号u_b2的值为0.12倍的第二载波信号幅值，第三直流偏置信号u_b3的值为0.16倍的第二载波信号幅值。

当调制信号u_e大于零且小于第四直流偏置信号u_b4时，将第一比较器的输出送至第一驱动电路，将第一反相器的输出送至第四驱动电路；当调制信号u_e大于零且大于第四直流偏置信号u_b4时，将第二比较器的输出送至第一驱动电路，将第五比较器的输出送至第四驱动电路；当调制信号u_e小于零且其绝对值小于第四直流偏置信号u_b4时，将第一反相器的输出送至第四驱动电路，将第一比较器的输出送至第一驱动电路；当调制信号u_e小于零且其绝对值大于第四直流偏置信号u_b4时，将第五比较器的输出送至第一驱动电路，将第二比较器的输出送至第四驱动电路。

当调制信号u_e大于零且小于第四直流偏置信号u_b4时，将第六比较器的输出送至第二驱动电路，将第二与门的输出送至第三驱动电路；当调制信号u_e大于零且大于第四直流偏置信号u_b4时，将第七比较器的输出送至第二驱动电路，将第十比较器的输出送至第三驱动电路；当调制信号u_e小于零且其绝对值小于第四直流偏置信号u_b4时，将第二与门的输出送至第二驱动电路，将第六比较器的输出送至第三驱动电路；当调制信号u_e小于零且其绝对值大于第四直流偏置信号u_b4时，将第十比较器的输出送至第二驱动电路，将第七比较器的输出送至第三驱动电路。

当调制信号u_e大于零且小于第四直流偏置信号u_b4时，将第十一比较器的输出送至第五驱动电路，将第三反相器的输出送至第六驱动电路；当调制信号u_e大于零且大于第四直流偏置信号u_b4时，将第二反相器的输出送至第五驱动电路，将第十六比较器的输出送至第六驱动电路；当调制信号u_e小于零且其绝对值小于第四直流偏置信号u_b4时，将第三反相器的输出送至第五驱动电路，将第十一比较器的输出送至第六驱动电路；当调制信号u_e小于零且其绝对值大于第四直流偏置信号u_b4时，将第十六比较器的输出送至第五驱动电路，将第二反相器的输出送至第六驱动电路。

本发明的驱动原理波形如图5所示。调制信号u_e处于正半周时，当调制信号u_e小于第四直流偏置信号u_b4时，第一开关管驱动信号u_gs1为低电平，第二开关管驱动信号u_gs2为高电平，第三开关管驱动信号u_gs3按照上述方式高频动作，第四开关管驱动信号u_gs4按照上述方式高频动作，第五开关管驱动信号u_gs5按照上述方式高频动作，第六开关管驱动信号u_gs6按照上述方式高频动作；当调制信号u_e大于第四直流偏置信号u_b4时，第一开关管驱动信号u_gs1按照上述方式高频动作，第二开关管驱动信号u_gs2按照上述方式高频动作，第三开关管驱动信号u_gs3为高电平，第四开关驱动信号u_gs4为低电平，第五开关管驱动信号u_gs5按照上述方式高频动作，第六开关管驱动信号u_gs6按照上述方式高频动作。

调制信号u_e处于负半周时，当调制信号u_e绝对值小于第四直流偏置信号u_b4时，第一开关管驱动信号u_gs1按照上述方式高频动作，第二开关管驱动信号u_gs2按照上述方式高频动作，第三开关管驱动信号u_gs3为高电平，第四开关管驱动信号u_gs4为低电平，第五开关管驱动信号u_gs5按照上述方式高频动作，第六开关管驱动信号u_gs6按照上述方式高频动作；当调制信号u_e绝对值大于第四直流偏置信号u_b4时，第一开关管驱动信号u_gs1为低电平，第二开关管驱动信号u_gs2为高电平，第三开关管驱动信号u_gs3按照上述方式高频动作，第四开关管驱动信号u_gs4按照上述方式高频动作，第五开关管驱动信号u_gs5按照上述方式高频动作，第六开关管驱动信号u_gs6按照上述方式高频动作。

当采用本发明所提出的五电平逆变器的调制策略后，该逆变器在输出为±E时的工作模态变为一种新的具有低开关损耗的模态，如图6和7所示。调制信号u_e正半周时(见图6)，当调制信号u_e大于第四直流偏置信号u_b4，逆变器输出电平在2E(见图6中的(a))与E之间切换(见图6中的(b))，当输出为E时，先将第一开关管S₁关断(见图6中的(c))，由于此时第一开关管S₁无电流流过，故第一开关管S₁属于零电流关断ZCS。第一开关管S₁关断后，开通第二开关管S₂(见图6中的(d))，由于此时第二开关管S₂的漏极与源极电位相等，故第二开关管S₂属于零电压开通ZVS。在第二开关管S₂开通后，再将第五开关管S₅开通(见图6中的(i))，由于此时第五开关管S₅的漏极与源极电位也相等，故第五开关管S₅属于输出零电压开通ZVS。这样就构成了新的一条电流通路：第二开关管S₂的体二极管以及第五开关管S₅，实现了由原模态到具有低开关损耗的新模态的切换。

调制信号u_e处于正半周时，当调制信号u_e大于第四直流偏置信号u_b4，逆变器输出电平在0(见图6中的(e))与E(见图6中的(f))之间切换，此时当逆变器输出为E时，先将第四开关管S₄关断(见图6中的(g))，由于此时第四开关管S₄无电流流过，故第四开关管S₄属于零电流关断ZCS。第四开关管S₄关断后，开通第六开关管S₆(见图6中的(h))，由于此时第六开关管S₆的漏极与源极电位相等，故第六开关管S₆属于零电压开通ZVS。在第六开关管S₆开通后，再将第三开关管S₃开通(见图6中的(i))，由于此时第三开关管S₃的漏极与源极电位也相等，故第三开关管S₃属于输出零电压开通ZVS。这样就构成了新的一条电流通路：第六开关管S₆的体二极管以及第三开关管S₃，实现了由原模态到具有低开关损耗的新模态的切换。

调制信号u_e负半周时由本发明调制策略产生的开关动作与上述类似，如图7所示，此处不再赘述，但不应因此限制本发明的保护范围。

根据本发明的技术方案搭建了实验平台，分别采用原传统调制策略与本发明提出的调制策略进行了实验，得到了各自的变换效率曲线，如图8所示。两条曲线分别表示传统调制策略和本发明调制策略，直流电源U_dc的值为500V，开关管的开关频率基准为20kHz。从图中可以看出，当输出功率大于1500W时，在本发明提出的调制策略下，逆变器的变换效率得到了提高，并且在功率大于3000W时变换效率提高得尤为明显，此时本发明调制策略下的逆变器变换效率达97％，而传统调制策略下逆变器的变换效率只有不到96.4％，验证了本发明提出的五电平逆变器新型调制策略的正确性。

实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种五电平全桥逆变器的控制电路，所述五电平全桥逆变器包括直流电源、第一输入分压电容、第二输入分压电容、第一～第八开关管、输出滤波电感、输出滤波电容以及负载电阻，第一输入分压电容的一端连接直流电源的正极，第一输入分压电容的另一端连接第二输入分压电容的一端，第二输入分压电容的另一端连接直流电源的负极，第一开关管的源极连接第二开关管的漏极，第二开关管的源极连接第三开关管的漏极，第三开关管的源极连接第四开关管的漏极，第二开关管与第三开关管的公共端连接第一输入分压电容与第二输入分压电容的公共端，第五开关管的源极连接第六开关管的漏极，第五开关管的漏极连接第一开关管与第二开关管的公共端，第六开关管的源极连接第三开关管与第四开关管的公共端，第七开关管的源极连接第八开关的漏极，第一开关管的漏极和第七开关管的漏极分别连接直流电源的正极，第四开关管的源极和第八开关管的源极分别连接直流电源的负极，第五开关管与第六开关管的公共端经输出滤波电感连接输出滤波电容的一端，输出滤波电容的另一端连接第七开关管与第八开关管的公共端，负载电阻与输出滤波电容并联；其特征在于：

五电平全桥逆变器的控制电路包括闭环控制器和调制电路，采样输出滤波电感的电流和负载电阻两端的电压输入闭环控制器，闭环控制器输出调制信号；

所述调制电路包括第一～第十七比较器、第一～第十减法器、第一加法器、第二加法器、第一～第四反相器、第一与门、第二与门、第一或门、第二或门、第一～第三选通器以及第一～第八驱动电路；

第一～第十减法器的正输入端分别输入调制信号，第一加法器和第二加法器的第一输入端分别输入调制信号；第二减法器、第三减法器以及第十减法器的负输入端分别输入第一直流偏置信号，第一加法器的第二输入端输入第一直流偏置信号；第七减法器的负输入端和第二加法器的第二输入端分别输入第二直流偏置信号；第四减法器和第八减法器的负输入端分别输入第三直流偏置信号；第一减法器、第五减法器、第六减法器以及第九减法器的负输入端输入第四直流偏置信号；

第一比较器、第二比较器、第三比较器、第四比较器、第八比较器以及第九比较器的正输入端对应连接第一减法器、第二减法器、第三减法器、第四减法器、第七减法器以及第八减法器的输出端；第五比较器、第六比较器、第十比较器以及第十五比较器的负输入端对应连接第五减法器、第六减法器、第九减法器以及第十减法器的输出端；第七比较器的负输入端连接第一加法器的输出端；第十三比较器的正输入端连接第二加法器的输出端；第十一比较器、第十四比较器以及第十七比较器的正输入端分别输入调制信号；第十二比较器和第十六比较器的负输入端分别输入调制信号；第一比较器、第四比较器、第九比较器以及第十七比较器的负输入端接地；第五比较器、第六比较器以及第十比较器的正输入端接地；第二比较器和第十三比较器的负输入端输入第一载波信号；第七比较器、第十二比较器以及第十六比较器的正输入端输入第一载波信号；第三比较器、第八比较器、第十一比较器以及第十四比较器的负输入端输入第二载波信号；第十五比较器的正输入端输入第二载波信号；

第一比较器、第二比较器以及第五比较器的输出端连接第一选通器的输入端；第三比较器和第四比较器的输出端分别连接第一与门的两个输入端，第一与门的输出端连接第一反相器的输入端，第一反相器的输出端连接第一选通器输入端；第六比较器、第七比较器以及第十比较器的输出端连接第二选通器的输入端；第八比较器和第九比较器的输出端分别连接第二与门的两个输入端，第二与门的输出端连接第二选通器的输入端；第十一比较器和第十六比较器的输出端连接第三选通器的输入端；第十二比较器和第十三比较器的输出端分别连接第一或门的两个输入端，第一或门的输出端连接第二反相器的输入端，第二反相器的输出端连接第三选通器的输入端；第十四比较器和第十五比较器的输出端分别连接第二或门的两个输入端，第二或门的输出端连接第三反相器的输入端，第三反相器的输出端连接第三选通器的输入端；

第一选通器的输出端分别经第一驱动电路和第四驱动电路对应输出第一开关管驱动信号和第四开关管驱动信号；第二选通器的输出端分别经第二驱动电路和第三驱动电路对应输出第二开关管驱动信号和第三开关管驱动信号；第三选通器的输出端分别经第五驱动电路和第六驱动电路对应输出第五开关管驱动信号和第六开关管驱动信号；第十七比较器的输出端经第八驱动电路输出第八开关管驱动信号；第十七比较器的输出端连接第四反相器的输入端，第四反相器的输出端经第七驱动电路输出第七开关管驱动信号；

第一载波信号的值等于第二载波信号加第四直流偏置信号，且第二载波信号的幅值与第四直流偏置信号的值相等。

2.根据权利要求1所述五电平全桥逆变器的控制电路，其特征在于：对于第一选通器，根据当前时刻的调制信号与零以及第四直流偏置信号的大小关系，将相应的输入信号送给第一驱动电路或第四驱动电路，具体过程如下：

当调制信号大于零且小于第四直流偏置信号时，将第一比较器的输出送至第一驱动电路，将第一反相器的输出送至第四驱动电路；当调制信号大于零且大于第四直流偏置信号时，将第二比较器的输出送至第一驱动电路，将第五比较器的输出送至第四驱动电路；当调制信号小于零且其绝对值小于第四直流偏置信号时，将第一反相器的输出送至第四驱动电路，将第一比较器的输出送至第一驱动电路；当调制信号小于零且其绝对值大于第四直流偏置信号时，将第五比较器的输出送至第一驱动电路，将第二比较器的输出送至第四驱动电路。

3.根据权利要求1所述五电平全桥逆变器的控制电路，其特征在于：对于第二选通器，根据当前时刻的调制信号与零以及第四直流偏置信号的大小关系，将相应的输入信号送给第二驱动电路或第三驱动电路，具体过程如下：

当调制信号大于零且小于第四直流偏置信号时，将第六比较器的输出送至第二驱动电路，将第二与门的输出送至第三驱动电路；当调制信号大于零且大于第四直流偏置信号时，将第七比较器的输出送至第二驱动电路，将第十比较器的输出送至第三驱动电路；当调制信号小于零且其绝对值小于第四直流偏置信号时，将第二与门的输出送至第二驱动电路，将第六比较器的输出送至第三驱动电路；当调制信号小于零且其绝对值大于第四直流偏置信号时，将第十比较器的输出送至第二驱动电路，将第七比较器的输出送至第三驱动电路。

4.根据权利要求1所述五电平全桥逆变器的控制电路，其特征在于：对于第三选通器，根据当前时刻的调制信号与零以及第四直流偏置信号的大小关系，将相应的输入信号送给第五驱动电路或第六驱动电路，具体过程如下：

当调制信号大于零且小于第四直流偏置信号时，将第十一比较器的输出送至第五驱动电路，将第三反相器的输出送至第六驱动电路；当调制信号大于零且大于第四直流偏置信号时，将第二反相器的输出送至第五驱动电路，将第十六比较器的输出送至第六驱动电路；当调制信号小于零且其绝对值小于第四直流偏置信号时，将第三反相器的输出送至第五驱动电路，将第十一比较器的输出送至第六驱动电路；当调制信号小于零且其绝对值大于第四直流偏置信号时，将第十六比较器的输出送至第五驱动电路，将第二反相器的输出送至第六驱动电路。

5.根据权利要求1所述五电平全桥逆变器的控制电路，其特征在于：第一直流偏置信号的值为0.08倍的第二载波信号的幅值，第二直流偏置信号的值为0.12倍的第二载波信号的幅值，第三直流偏置信号的值为0.16倍的第二载波信号的幅值。

6.根据权利要求1所述五电平全桥逆变器的控制电路，其特征在于：当调制信号处于正半周时，当调制信号小于第四直流偏置信号时，第一开关管驱动信号为低电平，第二开关管驱动信号为高电平，第三开关管驱动信号按当前时刻第二选通器的输出高频动作，第四开关管驱动信号按当前时刻第一选通器的输出高频动作，第五开关管驱动信号和第六开关管驱动信号分别按当前时刻第三选通器的输出高频动作；当调制信号大于第四直流偏置信号时，第一开关管驱动信号按当前时刻第一选通器的输出高频动作，第二开关管驱动信号按当前时刻第二选通器的输出高频动作，第三开关管驱动信号为高电平，第四开关驱动信号为低电平，第五开关管驱动信号和第六开关管驱动信号分别按当前时刻第三选通器的输出高频动作；

调制信号处于负半周时，当调制信号的绝对值小于第四直流偏置信号时，第一开关管驱动信号按当前时刻第一选通器的输出高频动作，第二开关管驱动信号按当前时刻第二选通器的输出高频动作，第三开关管驱动信号为高电平，第四开关管驱动信号为低电平，第五开关管驱动信号和第六开关管驱动信号分别按当前时刻第三选通器的输出高频动作；当调制信号的绝对值大于第四直流偏置量时，第一开关管驱动信号为低电平，第二开关管驱动信号为高电平，第三开关管驱动信号按当前时刻第二选通器的输出高频动作，第四开关管驱动信号按当前时刻第一选通器的输出高频动作，第五开关管驱动信号和第六开关管驱动信号分别按当前时刻第三选通器的输出高频动作。

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