CN111082687A - 树状结构的中点箝位型多电平逆变器派生方法及派生拓扑 - Google Patents

树状结构的中点箝位型多电平逆变器派生方法及派生拓扑 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种树状结构的中点箝位型多电平逆变器派生方法及派生拓扑，其中，派生方法包括：获取待扩展电路、两电平基本单元和T型三电平基本单元；将待扩展电路的多个直流输入端口按照电位高低从上到下排列，待扩展电路的至少一个直流输入端口与两电平基本单元和/或T型三电平基本单元的输出端口连接，进行输入端口的扩展，其中，两电平基本单元和/或T型三电平基本单元的直流输入端口高电位端口在上，低电位端口在下；在扩展后的两两相邻的输入端口间分别并联一个电容。该派生方法可以派生出多电平的拓扑结构，不使用任何悬浮电容，使用开关器件数量少，减小了系统的体积和重量，降低成本。

Description

树状结构的中点箝位型多电平逆变器派生方法及派生拓扑
技术领域
本发明涉及多电平逆变器技术领域，特别涉及一种树状结构的中点箝位型多电平逆变器派生方法及派生拓扑。
背景技术
多电平逆变器自1981年提出以来，在学术界和工业界得到广泛的关注和应用。其中已经产品化的拓扑包括二极管箝位三电平逆变器、H桥级联型多电平逆变器以及模块化多电平逆变器等。H桥级联型多电平逆变器需要大量的独立电源，通常采用一个多绕组移相变压器，不仅体积大，成本也很高。模块化多电平逆变器在柔性直流输电领域应用广泛，但其主要缺点也是悬浮电容数量多，体积大，成本高。二极管箝位型三电平逆变器由于不需要悬浮电容和单一直流电源供电，使用开关器件数量少，结构紧凑，在所有拓扑中功率密度最高。但当扩展到更多电平时，二极管箝位型拓扑存在二极管数量急剧增多的问题，增加了系统体积和成本，同时输出回路中大量的开关管也造成系统通态损耗较大。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种树状结构的中点箝位型多电平逆变器派生方法，该方法不需要使用悬浮电容，减小了系统的体积和重量，降低了成本。
本发明的另一个目的在于提出一种通过上述派生方法得到的多电平拓扑结构。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生方法，包括：
获取待扩展电路、两电平基本单元和T型三电平基本单元；
将所述待扩展电路的多个直流输入端口按照电位高低从上到下排列，所述待扩展电路的至少一个直流输入端口与所述两电平基本单元和/或所述T型三电平基本单元的输出端口连接，进行输入端口的扩展，其中，所述两电平基本单元和/或所述T型三电平基本单元的直流输入端口高电位端口在上，低电位端口在下；
在扩展后的两两相邻的输入端口间分别并联一个电容。
本发明实施例的树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生方法，通过两电平基本单元和T型三电平基本单元对电路拓扑进行派生，可以拓展出多电平的拓扑结构，在拓展过程中，不使用任何悬浮电容，且能大大减少箝位器件数量，因此减小了系统的体积和重量，降低了成本，并且开关器件数量少，在相同电平数的情况下，需要使用的开关器件数量最少。
另外，根据本发明上述实施例的树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述待扩展电路的至少一个直流输入端口与所述两电平基本单元和/或所述T型三电平基本单元的输出端口连接，包括：
若所述待扩展电路的输入端口数为偶数，则在所述待扩展电路的多个输入端口上、下对称地连接所述两电平基本单元和/或T型三电平基本单元；
若所述待扩展电路的输入端口数为奇数，则在所述待扩展电路的多个输入端口上、下对称地连接所述两电平基本单元和/或T型三电平基本单元，和/或，在中间输入端口连接所述两电平基本单元和/或T型三电平基本单元；
扩展后的待扩展电路输出相同电平数相同时，使用的开关器件相同，扩展后的n电平拓扑需要的开关器件数量为2×(n-1)，n为大于1的正整数。
本发明另一方面实施例提出了一种通过上述派生方法得到的六电平拓扑结构。
所述六电平拓扑结构由一个两电平基本单元和两个T型三电平基本单元组成；所述两电平基本单元的两个输入端口分别连接所述两个T型三电平基本单元的输出端口；
其中，所述两电平基本单元由两个全控型开关器件组成，包括两个输入端口和一个输出端口；
所述T型三电平基本单元由四个全控型开关器件组成，包括三个输入端口和一个输出端口。
本发明另一方面实施例提出了一种通过上述派生方法得到的七电平拓扑结构。
所述七电平拓扑结构包括三个T型三电平基本单元，其中一个T型三电平基本单元的上、下两个输入端口分别连接另外两个T型三电平基本单元的输出端口；
其中，所述T型三电平基本单元由四个全控型开关器件组成，包括三个输入端口和一个输出端口。
本发明另一方面实施例提出了一种通过上述派生方法得到的六电平拓扑结构。
所述六电平拓扑结构由三个两电平基本单元和一个T型三电平基本单元组成；所述T型三电平基本单元的三个输入端口分别连接所述三个两电平基本单元的输出端口；
其中，所述两电平基本单元由两个全控型开关器件组成，包括两个输入端口和一个输出端口；
所述T型三电平基本单元由四个全控型开关器件组成，包括三个输入端口和一个输出端口。
本发明另一方面实施例提出了一种通过上述派生方法得到的七电平拓扑结构。
所述七电平拓扑结构由两个两电平基本单元和两个T型三电平基本单元组成；其中一个T型三电平基本单元的上、下两个输入端口分别连接所述两个两电平基本单元的输出端口，中间端口连接另一个T型三电平基本单元的输出端口；
其中，所述两电平基本单元由两个全控型开关器件组成，包括两个输入端口和一个输出端口；
所述T型三电平基本单元由四个全控型开关器件组成，包括三个输入端口和一个输出端口。
本发明另一方面实施例提出了一种通过上述派生方法得到的八电平拓扑结构。
所述八电平拓扑结构由一个两电平基本单元和三个T型三电平基本单元组成；其中一个T型三电平基本单元的上、下两个输入端口分别连接另外两个T型三电平基本单元的输出端口，中间端口连接所述两电平基本单元的输出端口；
其中，所述两电平基本单元由两个全控型开关器件组成，包括两个输入端口和一个输出端口；
所述T型三电平基本单元由四个全控型开关器件组成，包括三个输入端口和一个输出端口。
本发明另一方面实施例提出了一种通过上述派生方法得到的九电平拓扑结构。
所述九电平拓扑结构由四个T型三电平基本单元组成；其中一个T型三电平基本单元的三个输入端口分别连接另外三个T型三电平基本单元的输出端口；
其中，所述T型三电平基本单元由四个全控型开关器件组成，包括三个输入端口和一个输出端口。
本发明另一方面实施例提出了一种通过上述派生方法得到的六电平拓扑结构。
所述六电平拓扑结构由五个两电平基本单元组成，其中一个两电平基本单元的两个输入端口分别连接一个两电平基本单元，在连接后的两个两电平基本单元的四个输入端口中对称的选择两个输入端口连接另外两个两电平基本单元的输出端口；
其中，所述两电平基本单元由两个全控型开关器件组成，包括两个输入端口和一个输出端口。
本发明另一方面实施例提出了一种通过上述派生方法得到的八电平拓扑结构。
所述八电平拓扑结构由七个两电平基本单元组成，其中一个两电平基本单元的两个输入端口分别连接一个两电平基本单元的输出端口，连接后的两个两电平基本单元的四个输入端口再分别连接另外四个两电平基本单元的输出端口；
其中，所述两电平基本单元由两个全控型开关器件组成，包括两个输入端口和一个输出端口。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生方法流程图；
图2为根据本发明一个实施例的两电平基本单元结构示意图；
图3为根据本发明一个实施例的T型三电平基本单元结构示意图；
图4为根据本发明一个实施例的中点箝位型多电平逆变器的单刀多掷开关等效电路；
图5为根据本发明一个实施例的派生出的四电平拓扑1结构示意图；
图6为根据本发明一个实施例的派生出的四电平拓扑2结构示意图；
图7为根据本发明一个实施例的派生出的五电平拓扑1结构示意图；
图8为根据本发明一个实施例的六电平拓扑1结构示意图；
图9为根据本发明一个实施例的七电平拓扑1结构示意图；
图10为根据本发明一个实施例的五电平拓扑2结构示意图；
图11为根据本发明一个实施例的六电平拓扑2结构示意图；
图12为根据本发明一个实施例的派生出的七电平拓扑2结构示意图；
图13为根据本发明一个实施例的派生出的八电平拓扑1结构示意图；
图14为根据本发明一个实施例的派生出的九电平拓扑1结构示意图；
图15为根据本发明一个实施例的派生出的六电平拓扑3结构示意图；
图16为根据本发明一个实施例的派生出的六电平拓扑4结构示意图；
图17为根据本发明一个实施例的派生出的八电平拓扑2结构示意图；
图18为根据本发明一个实施例的派生出的八电平拓扑3结构示意图；
图19为根据本发明一个实施例的派生出的八电平拓扑4结构示意图；
图20为根据本发明一个实施例的派生出的十二电平拓扑结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生方法及派生拓扑。
首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生方法。
图1为根据本发明一个实施例的树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生方法流程图。
如图1所示，该树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生方法包括以下步骤：
步骤S101，获取待扩展电路、两电平基本单元和T型三电平基本单元。
在多电平逆变器应用中，通常需要将电路结构扩展到更多电平以满足实际需要，多电平逆变器电路一般包括两个或多个直流输入端口和一个输出端口，在本发明的实施例中，通过两电平基本单元及T型三电平基本单元对电路进行扩展。
如图2所示，为两电平基本单元的结构示意图，两电平基本单元两个全控型开关器件串联构成一个桥臂，包括一个输出端口X0，两个输入端口X1和X2，X1为高电位，X2为低电位，当在输入端口X1&X2之间并联电压为E的电容时，输出端口X0可以得到0和E两个电平。
T型三电平基本单元由两个全控型开关器件串联，再与两个全控型开关器件并联组成，包括三个直流输入端口和一个输出端口，如图3所示，为T型三电平基本单元结构示意图，包括一个输出端口X0，电位依次从高到低的三个直流输入端口X1、X2和X3，依次在相邻两个输入端口X1&X2、X2&X3之间并联电压为E的电容时，输出端口X0可以得到0、E和2E两个电平。
其中，全控性开关器件包括一个二极管和一个三极管并联，二极管的阴极与三极管的集电极连接，二极管的阳极与三极管的发射极连接。
步骤S102，将待扩展电路的多个直流输入端口按照电位高低从上到下排列，待扩展电路的至少一个直流输入端口与两电平基本单元和/或T型三电平基本单元的输出端口连接，进行输入端口的扩展，其中，两电平基本单元和/或T型三电平基本单元的直流输入端口高电位端口在上，低电位端口在下。
可以理解的是，在被扩展对象的基础上，在其某个输入端口延伸出两电平或T型三电平基本单元，从而将一个输入端口扩展为2个或3个；延伸出的两电平或T型三电平基本单元的输出端口与被扩展对象的某一输入端口相连。
步骤S103，在扩展后的两两相邻的输入端口间分别并联一个电容。
为保证扩展输入端口之后的拓扑能够输出最多的电平数，在两两相邻的输入端口之间分别并联电压为E的电容，这样输出端口的电平数与输入端口的数量相等。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在待扩展电路的至少一个输入端口连接两电平基本单元和/或T型三电平基本单元进行输入端口的扩展，包括：
若待扩展电路的输入端口数为偶数，则在待扩展电路的多个输入端口上、下对称地连接两电平基本单元和/或T型三电平基本单元；
若待扩展电路的输入端口数为奇数，则在待扩展电路的多个输入端口上、下对称地连接两电平基本单元和/或T型三电平基本单元，和/或，在中间输入端口连接两电平基本单元和/或T型三电平基本单元。
可以理解的是，为保证扩展之后拓扑结构的对称性，必须在被扩展对象的多个输入端口上、下对称地延伸新的基本单元或者在中间输入端口延伸新的基本单元。
进一步地，中点箝位型多电平逆变器的原理都可以等效为一个如图4所示的单刀多掷开关，包括电位从高到低依次排列的多个直流输入端口和一个交流输出端口，在两两相邻的直流输入端口之间分别并联电压为E的电容，n个直流输入端口之间共并联有n-1个电容，在交流输出端口即可得到0～(n-1)E共n个电平，输出端口的电平数与直流输入端口的数量相等。因此为了扩展输出端口的电平数，必须增加直流输入端口的数量。
通过本派生方法，每增加一个直流输入端口需要增加两个开关器件，因此派生出的所有拓扑在输出相同电平数的情况下使用的开关器件数量相等，对于n电平拓扑需要的开关器件数量为2×(n-1)。
根据本发明实施例提出的树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生方法，通过两电平基本单元和T型三电平基本单元对电路拓扑进行派生，可以拓展出多电平的拓扑结构，在拓展过程中，不使用任何悬浮电容，且能大大减少箝位器件数量，因此减小了系统的体积和重量，降低了成本，并且开关器件数量少，在相同电平数的情况下，需要使用的开关器件数量最少。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生拓扑。
以两电平和T型三电平基本单元为最初的被扩展对象，经过一次扩展，可以得到多种多电平拓扑。
(1)如图5所示，当在两电平基本单元的两个输入端口分别扩展一个两电平基本单元时，可得到如图5所示的四电平拓扑1，输入端口的数量增加到4。
具体为：四电平拓扑结构包括三个两电平基本单元，其中两个两电平基本单元的两个输出端口分别连接另一个两电平基本单元的两个输入端口。
两电平基本单元包括由两个全控型开关器件串联构成一个桥臂，包括两个输入端口和一个输出端口；
全控性开关器件包括一个二极管和一个三极管并联，二极管的阴极与三极管的集电极连接，二极管的阳极与三极管的发射极连接。
(2)如图6所示，当在T型三电平基本单元的中间输入端口扩展一个两电平基本单元时，可得到如图6所示四电平拓扑2，输入端口的数量增加到4。
其中，四电平拓扑结构由一个两电平基本单元和一个T型三电平基本单元组成；两电平基本单元的输出端口连接T型三电平基本单元的中间输入端口。
(3)如图7所示，当在T型三电平基本单元的上、下两个输入端口分别扩展一个两电平基本单元时，可得到如图7所示五电平拓扑1，输入端口的数量增加到5。
其中，五电平拓扑结构由两个两电平基本单元和一个T型三电平基本单元组成；两个两电平基本单元的输出端口分别连接T型三电平基本单元的上、下两个输入端口，构成对称的拓扑结构。
(4)如图8所示，当在两电平基本单元的两个输入端口分别扩展一个T型三电平基本单元时，可得到如图8所示六电平拓扑1，输入端口的数量增加到6。
其中，六电平拓扑结构由一个两电平基本单元和两个T型三电平基本单元组成；两个T型三电平基本单元的输出端口分别连接两电平基本单元的两个输入端口。
(5)如图9所示，当在T型三电平基本单元的上、下两个输入端口分别扩展一个T型三电平基本单元时，可得到如图9所示七电平拓扑1，输入端口的数量增加到7。
其中，七电平拓扑结构包括三个T型三电平基本单元，其中两个T型三电平基本单元的输出端口分别连接另外一个T型三电平基本单元的上、下两个输入端口。
(6)如图10所示，当在T型三电平基本单元的中间输入端口扩展一个T型三电平基本单元时，可得到如图10所示五电平拓扑2，输入端口的数量增加到5。
从两电平和T型三电平出发经过一次扩展可得到上述6种多电平拓扑。
根据本方法经过多次扩展，还可以得到更多的新型拓扑结构，例如：
(7)如图11所示，当在图7所示五电平拓扑1的中间输入端口再次扩展一个两电平基本单元，或者在图6所示四电平拓扑2的上、下输入端口分别再次扩展一个两电平基本单元时，都可得到如图11所示六电平拓扑2，输入端口的数量增加到6。
其中，六电平拓扑结构由三个两电平基本单元和一个T型三电平基本单元组成；T型三电平基本单元的三个输入端口分别连接三个两电平基本单元的输出端口。
(8)如图12所示，当在图7所示五电平拓扑1的中间输入端口再次扩展一个T型三电平基本单元，或者在图10所示五电平拓扑2的上、下输入端口分别再次扩展一个两电平基本单元时，均可得到如图12所示七电平拓扑2，输入端口的数量增加到7。
其中，七电平拓扑结构由两个两电平基本单元和两个T型三电平基本单元组成；其中一个T型三电平基本单元的上、下两个输入端口分别连接两个两电平基本单元的输出端口，中间端口连接另一个T型三电平基本单元的输出端口。
(9)如图13所示，当在图9所示七电平拓扑1的中间输入端口再次扩展一个两电平基本单元，或者在图6所示四电平拓扑2的上、下输入端口分别再次扩展T型三电平基本单元时，均可得到如图13所示八电平拓扑1，输入端口的数量增加到8。
其中，八电平拓扑结构由一个两电平基本单元和三个T型三电平基本单元组成；其中一个T型三电平基本单元的上、下两个输入端口分别连接另外两个T型三电平基本单元的输出端口，中间端口连接两电平基本单元的输出端口。
(10)如图14所示，当在图9所示七电平拓扑1的中间输入端口再次扩展一个T型三电平基本单元，或者在图10所示五电平拓扑2的上、下输入端口分别再次扩展一个T型三电平基本单元时，均可得到如图14所示九电平拓扑1，输入端口的数量增加到9。
其中，九电平拓扑结构由四个T型三电平基本单元组成；其中一个T型三电平基本单元的三个输入端口分别连接另外三个T型三电平基本单元的输出端口。
(11)如图15所示，当在图5所示四电平拓扑1的第一、第四输入端口分别再次扩展一个两电平基本单元时，可得到如图15所示六电平拓扑3，输入端口的数量增加到6。
六电平拓扑结构由五个两电平基本单元，其中，两个两电平基本单元的两个输出端口分别连接一个两电平基本单元的两个输入端口，另外两个两电平基本单元的两个输出端口分别对称连接两个两电平基本单元的其中一个输入端口。
(12)如图16所示，当在图5所示四电平拓扑1的第二、第三输入端口分别再次扩展一个两电平基本单元时，可得到如图16所示六电平拓扑4，输入端口的数量增加到6。
(13)如图17所示，当在图5所示四电平拓扑1的第一、第四输入端口分别再次扩展一个T型三电平基本单元时，可得到如图17所示八电平拓扑2，输入端口的数量增加到8。
(14)如图18所示，当在图5所示四电平拓扑1的第二、第三输入端口分别再次扩展一个T型三电平基本单元时，可得到如图18所示八电平拓扑3，输入端口的数量增加到8。
(15)如图19所示，当在图5所示四电平拓扑1的四个输入端口分别再次扩展一个两电平基本单元时，可得到如图19所示八电平拓扑4，输入端口的数量增加到8。
其中，八电平拓扑结构由七个两电平基本单元组成，其中一个两电平基本单元的两个输入端口分别连接一个两电平基本单元的输出端口，连接后的两个两电平基本单元的四个输入端口再分别连接另外四个两电平基本单元的输出端口。
(16)如图20所示，当在图5所示四电平拓扑1的四个输入端口分别再次扩展一个T型三电平基本单元时，可得到如图20所示十二电平拓扑1，输入端口的数量增加到12。
上述这些拓扑仅仅是根据本发明所提出的派生方法经过两次扩展得到的一些新拓扑实例，经过更多次的扩展还可以得到更多的新型拓扑，此处不进行能一一列举。
上述各实施例中，所有开关器件根据承受电压的不同，可以选择不同种类相应等级的功率半导体开关器件，比如MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)或者IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor，集成门极换流晶闸管)等，也可以采用上述开关器件的串联或并联实现更高电压和电流。
需要说明的是，前述对树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生方法实施例的解释说明也适用于该实施例的派生拓扑结构，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的派生拓扑结构，通过两电平基本单元和T型三电平基本单元对电路拓扑进行派生，可以拓展出多电平的拓扑结构，在拓展过程中，不使用任何悬浮电容，且能大大减少箝位器件数量，因此减小了系统的体积和重量，降低了成本，并且开关器件数量少，在相同电平数的情况下，需要使用的开关器件数量最少。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取待扩展电路、两电平基本单元和T型三电平基本单元；
将所述待扩展电路的多个直流输入端口按照电位高低从上到下排列，所述待扩展电路的至少一个直流输入端口与所述两电平基本单元和/或所述T型三电平基本单元的输出端口连接，进行输入端口的扩展，其中，所述两电平基本单元和/或所述T型三电平基本单元的直流输入端口高电位端口在上，低电位端口在下；
在扩展后的两两相邻的输入端口间分别并联一个电容。
2.根据权利要求1所述的树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生方法，其特征在于，所述待扩展电路的至少一个直流输入端口与所述两电平基本单元和/或所述T型三电平基本单元的输出端口连接，包括：
若所述待扩展电路的输入端口数为偶数，则在所述待扩展电路的多个输入端口上、下对称地连接所述两电平基本单元和/或T型三电平基本单元；
若所述待扩展电路的输入端口数为奇数，则在所述待扩展电路的多个输入端口上、下对称地连接所述两电平基本单元和/或T型三电平基本单元，和/或，在中间输入端口连接所述两电平基本单元和/或T型三电平基本单元；
扩展后的待扩展电路输出相同电平数相同时，使用的开关器件相同，扩展后的n电平拓扑需要的开关器件数量为2×(n-1)，n为大于1的正整数。
3.一种根据权利要求1的派生方法得到的六电平拓扑结构，其特征在于，
所述六电平拓扑结构由一个两电平基本单元和两个T型三电平基本单元组成；所述两电平基本单元的两个输入端口分别连接所述两个T型三电平基本单元的输出端口；
其中，所述两电平基本单元由两个全控型开关器件组成，包括两个输入端口和一个输出端口；
所述T型三电平基本单元由四个全控型开关器件组成，包括三个输入端口和一个输出端口。
4.一种根据权利要求1的派生方法得到的七电平拓扑结构，其特征在于，
所述七电平拓扑结构包括三个T型三电平基本单元，其中一个T型三电平基本单元的上、下两个输入端口分别连接另外两个T型三电平基本单元的输出端口；
其中，所述T型三电平基本单元由四个全控型开关器件组成，包括三个输入端口和一个输出端口。
5.一种根据权利要求1的派生方法得到的六电平拓扑结构，其特征在于，
所述六电平拓扑结构由三个两电平基本单元和一个T型三电平基本单元组成；所述T型三电平基本单元的三个输入端口分别连接所述三个两电平基本单元的输出端口；
其中，所述两电平基本单元由两个全控型开关器件组成，包括两个输入端口和一个输出端口；
所述T型三电平基本单元由四个全控型开关器件组成，包括三个输入端口和一个输出端口。
6.一种根据权利要求1的派生方法得到的七电平拓扑结构，其特征在于，
所述七电平拓扑结构由两个两电平基本单元和两个T型三电平基本单元组成；其中一个T型三电平基本单元的上、下两个输入端口分别连接所述两个两电平基本单元的输出端口，中间端口连接另一个T型三电平基本单元的输出端口；
其中，所述两电平基本单元由两个全控型开关器件组成，包括两个输入端口和一个输出端口；
所述T型三电平基本单元由四个全控型开关器件组成，包括三个输入端口和一个输出端口。
7.一种根据权利要求1的派生方法得到的八电平拓扑结构，其特征在于，
所述八电平拓扑结构由一个两电平基本单元和三个T型三电平基本单元组成；其中一个T型三电平基本单元的上、下两个输入端口分别连接另外两个T型三电平基本单元的输出端口，中间端口连接所述两电平基本单元的输出端口；
其中，所述两电平基本单元由两个全控型开关器件组成，包括两个输入端口和一个输出端口；
所述T型三电平基本单元由四个全控型开关器件组成，包括三个输入端口和一个输出端口。
8.一种根据权利要求1的派生方法得到的九电平拓扑结构，其特征在于，
所述九电平拓扑结构由四个T型三电平基本单元组成；其中一个T型三电平基本单元的三个输入端口分别连接另外三个T型三电平基本单元的输出端口；
其中，所述T型三电平基本单元由四个全控型开关器件组成，包括三个输入端口和一个输出端口。
9.一种根据权利要求1的派生方法得到的六电平拓扑结构，其特征在于，
所述六电平拓扑结构由五个两电平基本单元组成，其中一个两电平基本单元的两个输入端口分别连接一个两电平基本单元，在连接后的两个两电平基本单元的四个输入端口中对称的选择两个输入端口连接另外两个两电平基本单元的输出端口；
其中，所述两电平基本单元由两个全控型开关器件组成，包括两个输入端口和一个输出端口。
10.一种根据权利要求1的派生方法得到的八电平拓扑结构，其特征在于，
所述八电平拓扑结构由七个两电平基本单元组成，其中一个两电平基本单元的两个输入端口分别连接一个两电平基本单元的输出端口，连接后的两个两电平基本单元的四个输入端口再分别连接另外四个两电平基本单元的输出端口；
其中，所述两电平基本单元由两个全控型开关器件组成，包括两个输入端口和一个输出端口。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117833905A (zh) * 2024-03-01 2024-04-05 上海安其威微电子科技有限公司 电平转换装置及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101340159A (zh) * 2008-08-25 2009-01-07 北京交通大学 可实现整流和逆变的多电平t型变换器的拓扑结构
CN103248253A (zh) * 2013-04-24 2013-08-14 山东新风光电子科技发展有限公司 一种多电平电路结构
CN104980054A (zh) * 2014-04-03 2015-10-14 施耐德东芝换流器欧洲公司 多电平功率转换器
CN105048841A (zh) * 2015-07-13 2015-11-11 中国电子科技集团公司第十研究所 三相多电平逆变器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101340159A (zh) * 2008-08-25 2009-01-07 北京交通大学 可实现整流和逆变的多电平t型变换器的拓扑结构
CN103248253A (zh) * 2013-04-24 2013-08-14 山东新风光电子科技发展有限公司 一种多电平电路结构
CN104980054A (zh) * 2014-04-03 2015-10-14 施耐德东芝换流器欧洲公司 多电平功率转换器
CN105048841A (zh) * 2015-07-13 2015-11-11 中国电子科技集团公司第十研究所 三相多电平逆变器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. DI BENEDETTO ET AL.: ""Symmetrical Three-Phase 7-Level E-Type Inverter for PV Applications"", 《2019 INTERNATIONAL CONFERENCE ON CLEAN ELECTRICAL POWER (ICCEP)》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117833905A (zh) * 2024-03-01 2024-04-05 上海安其威微电子科技有限公司 电平转换装置及其控制方法

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