CN114285301A - 五电平整流电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种五电平整流电路，涉及电力电子技术领域。该五电平整流电路交流侧连接一个交流电源、直流侧连接负载电路、正负半周换流模块、悬浮电容、悬浮电容充放电路径模块和直流母线电容模块。正负半周换流模块和悬浮电容充放电路径模块均包括若干控制端，适于在控制端接入的控制信号下，控制正负半周换流模块中的开关管的断开和导通、悬浮电容充放电路径模块中连接端连接与断开，形成不同的电流回路，实现五电平整流。本发明提出的五电平整流电路，相对现有五电平单向整流电路，减少了开关器件、二极管和悬浮电容的使用数量，使得整流器系统成本显著降低，同时提高了系统的功率密度。

Description

五电平整流电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种五电平整流电路。

背景技术

对于功率流是单向的应用领域，例如用于通信、飞机、海军推进系统、X射线、无需再生制动的泵和鼓风机、新能源电动汽车充电桩等的非再生脉冲宽度调制电源，为了提高系统的功率密度，降低系统成本，PWM单向整流器是首选。PWM整流器中的维也纳(Vienna)整流器具有谐波含量低、效率高等优点。

然而，在许多高压应用领域，使用维也纳(Vienna)整流器方案，需要选择高耐压的功率器件，增加了系统成本。为了进一步降低器件的电压应力和减小输入电感的体积，以增大电源系统的功率密度，五电平整流器受到广泛关注。其中一种单向五电平整流器电路图如图1所示，每个开关器件的电压应力，相对于Vienna整流器，减小了一半。但是，其需要四个开关管、八个二极管和两个悬浮电容，即现有的五电平整流器中开关管、二极管和悬浮电容使用量较多，导致系统成本较高和控制悬浮电容电压较为复杂。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种五电平整流电路，解决了现有技术中的单向五电平整流器中开关管、二极管和电容使用量较多，系统成本高的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供一种五电平整流电路，交流侧连接一个交流电源，直流侧连接负载电路，还包括：正负半周换流模块、悬浮电容、悬浮电容充放电路径模块和直流母线电容模块；其中：

所述正负半周换流模块包括第一开关管、第二开关管和第一、第二、第三、第四二极管；所述第一、第二、第三、第四二极管依次同向串联连接，所述第一开关管反向并联在第二二极管上，所述第二开关管反向并联在第三二极管上；

所述悬浮电容充放电路径模块包括第一连接端、第二连接端、第三连接端；

所述直流母线电容模块包括第一端子、第二端子、第三端子；

所述悬浮电容充放电路径模块的第一连接端连接在所述悬浮电容的正极上，所述第二连接端连接在所述悬浮电容的负极上，所述第三连接端与所述直流母线电容模块的第二端子连接；

所述悬浮电容的正极连接在第一二极管与第二二极管的连接处，所述悬浮电容的负极连接在第三二极管与第四二极管的连接处；

所述交流电源一端连接在第二二极管、第三二极管的连接处；

所述负载电路的第一端与第一二极管的阴极连接，所述负载电路的第二端与第四二极管的阳极连接；

所述直流母线电容模块的第一端子连接在负载电路的第一端与第一二极管的连接处；所述直流母线电容模块的第三端子连接在负载电路的第二端与第四二极管的连接处；

所述正负半周换流模块和悬浮电容充放电路径模块均包括若干控制端，适于在控制端接入的控制信号下，控制正负半周换流模块中的开关管的断开和导通、悬浮电容充放电路径模块中连接端连接与断开，形成不同的电流回路，实现五电平整流。

优选的，所述五电平整流包括：

根据在第一电平模式下输入到各个控制端的控制信号，正负半周换流模块中断开第一开关管、第二开关管，第一二极管和第二二极管导通，第三二极管和第四二极管截止，悬浮电容充放电路径模块中所有端均断开，悬浮电容不工作；

根据在第二电平模式下输入到各个控制端的控制信号，正负半周换流模块中断开第一开关管，导通第二开关管，第一二极管导通，第二二极管、第三二极管和第四二极管截止，悬浮电容充放电路径模块中所有端均断开，悬浮电容处于放电状态；或者，正负半周换流模块中断开第一开关管、第二开关管，第二二极管导通，第一二极管、第三二极管和第四二极管截止，悬浮电容充放电路径模块中第二连接端与第三连接端连接，其他连接端断开，悬浮电容处于充电状态；

根据在第三电平模式下输入到各个控制端的控制信号，正负半周换流模块中断开第一开关管，导通第二开关管，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管均截止，悬浮电容充放电路径模块中第二连接端与第三连接端连接，其他连接端断开，悬浮电容不工作；或者，正负半周换流模块中导通第一开关管，断开第二开关管，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管均截止，悬浮电容充放电路径模块中第一连接端与第三连接端连接，其他连接端断开，悬浮电容不工作；

根据在第四电平模式下输入到各个控制端的控制信号，正负半周换流模块中断开第一开关管和第二开关管，第三二极管导通，第一二极管、第二二极管、第四二极管截止，悬浮电容充放电路径模块中第一连接端与第三连接端连接，其他连接端断开，悬浮电容充电；或者，正负半周换流模块中导通第一开关管，断开第二开关管，第四二极管导通，第一二极管、第二二极管、第三二极管均截止，悬浮电容充放电路径模块中所有端均断开，悬浮电容放电；

根据在第五电平模式下输入到各个控制端的控制信号，正负半周换流模块中断开第一开关管和第二开关管，第三二极管、第四二极管导通，第一二极管、第二二极管截止，悬浮电容充放电路径模块中所有端均断开，悬浮电容不工作。

优选的，所述悬浮电容充放电路径模块包括：二极管D_F1、二极管D_F2、二极管D_F3、二极管D_F4和第三开关管；

所述二极管D_F3的阴极连接在所述悬浮电容充电路径模块的第一连接端上，所述二极管D_F3的阳极与所述二极管D_F2的阳极连接，所述二极管D_F2的阴极与所述二极管D_F1的阳极连接，所述二极管D_F1的阴极与二极管D_F4的阴极连接，所述二极管D_F4的阳极与所述悬浮电容充电路径模块的第二连接端连接；

所述悬浮电容充电路径模块的第三连接端连接在二极管D_F2与二极管D_F1的连接处上；

所述第三开关管的第一端连接在所述二极管D_F1与二极管D_F4的连接处，第二端连接在所述二极管D_F3与所述二极管D_F2的连接处上。

优选的，所述悬浮电容充放电路径模块包括：二极管D_E1、二极管D_E2、第四开关管和第五开关管；

所述悬浮电容充放电路径模块的第一连接端依次经由第四开关管第二端、第一端与二极管D_E1阴极连接；

所述悬浮电容充放电路径模块的第二连接端依次经由第五开关管第一端、第二端与二极管D_E2阳极连接；

所述二极管D_E1的阳极与二极管D_E2的阴极连接；

所述悬浮电容充电路径模块的第三连接端连接在所述二极管D_E1与二极管D_E2的连接处上。

优选的，所述直流母线电容模块包括第一电容和第二电容，所述第一电容的正极连接所述直流母线电容模块的第一端子；所述第一电容的负极连接所述第二电容的正极连接；所述第一电容和所述第二电容的连接处连接所述直流母线电容模块的第二端子；所述第二电容的负极连接所述直流母线电容模块的第三端子。

优选的，所述第一电容和所述第二电容的电容值相等。

优选的，还包括滤波电感，

所述交流电源经由所述滤波电感连接在第二二极管、第三二极管的连接处。

优选的，所述第一开关管和第二开关管均为IGBT或MOS管；所述第二二极管和第三二极管分别为所述第一开关管和第二开关管的内置二极管。

优选的，所述第三开关管为IGBT或MOS管。

优选的，所述第四开关管和第五开关管均为IGBT或MOS管。

(三)有益效果

本发明提供了一种五电平整流电路。与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本发明提出的五电平整流电路及其调制策略，相对现有五电平单向整流电路，减少了开关器件、二极管和悬浮电容的使用数量，使得整流器系统成本显著降低，同时提高了系统的功率密度。

2、本发明提出的五电平整流电路可以产生五个电平，能够降低输入电感的感值从而有效降低电路的滤波电感体积和重量。

3、相比于传统三电平整流器，本发明实施例提供的五电平整流器能够降低开关器件的电压应力，每个开关管的电压应力仅为母线电压的1/4。因此可以选择电压应力小的开关管，进一步降低了成本。

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为现有的单向五电平整流器电路图；

图2为本发明实施例提供的五电平整流电路的结构图；

图3为本发明实施例中五电平整流电路中的悬浮电容充放电路径模块的第一种电路原理示意图；

图4为本发明实施例中五电平整流电路中的悬浮电容充放电路径模块的第二种电路原理示意图；

图5为本发明实施例提供的五电平整流电路的电路图；

图6为图5所示电路对应的工作模态A的电路示意图；

图7为图5所示电路对应的工作模态B的电路示意图；

图8为图5所示电路对应的工作模态C的电路示意图；

图9为图5所示电路对应的工作模态D的电路示意图；

图10为图5所示电路对应的工作模态E的电路示意图；

图11为图5所示电路对应的工作模态F的电路示意图；

图12为图5所示电路对应的工作模态G的电路示意图；

图13为图5所示电路对应的工作模态H的电路示意图；

图14为图5所示电路的调制策略；

图15(a)～图15(d)为图14中区域(a)～区域(d)对应的开关管驱动信号和整流器V_AO信号的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，为了叙述方便，开关IGBT被用作代表本发明实施例中的可控型(导通和关断)功率开关管，但本发明实施例中的功率开关管不限定于IGBT。以IGBT为例进行说明。IGBT的第一端指集电极，第二端指发射极，控制端指栅极。本发明实施例中的每个功率开关管的控制端施加一个驱动控制信号。简洁起见，后面不再赘述。本发明中的功率开关管也可以采用IGBT之外的其它可控型开关管器件实现，比如MOSFET。

注意，二极管被用作代表单方向导通元件，但本发明中的单方向导通元件不限定于二极管。本发明实施例中的单方向导通元件也可以采用二极管之外的其它单方向导通器件。另外，“第一”“第二”等仅用于区别于各器件或端子，而不限定它们的顺序。

本发明实施例提供了一种五电平整流电路，该五电平整流电路的结构如图2所示，交流侧连接一个交流电源，直流侧连接负载电路，其特征在于，还包括：正负半周换流模块、悬浮电容、悬浮电容充放电路径模块和直流母线电容模块；其中：

所述正负半周换流模块包括第一开关管T₁、第二开关管T₂和第一、第二、第三、第四二极管，所述第一、第二、第三、第四二极管依次串联连接，所述第一开关管T₁反向并联在第二二极管D₂上，所述第二开关管T₂反向并联在第三二极管D₃上；所述交流电源一端连接在第二二极管D₂、第三二极管D₃的连接处；所述负载电路的第一端与第一二极管D₁的阴极连接，所述负载电路的第二端与第四二极管D₄的阳极连接；

所述悬浮电容C_S的正极连接在第一二极管D₁与第二二极管D₂的连接处，所述悬浮电容C_S的负极连接在第三二极管D₃与第四二极管D₄的连接处；

所述悬浮电容充放电路径模块包括第一连接端X₁、第二连接端X₂和第三连接端Y₁，所述第一连接端X₁连接在所述悬浮电容C_S的正极上，所述第二连接端X₂连接在所述悬浮电容C_S的负极上。

所述直流母线电容模块包括第一端子1、第二端子2、第三端子3；所述第一端子与第二端子连接，所述第二端子与第三端子连接；所述直流母线电容模块的第二端子与悬浮电容充放电路径模块的第三连接端Y₁连接；所述直流母线电容模块的第一端子连接在负载电路的第一端与第一二极管D₁的连接处；所述直流母线电容模块的第二端子连接在负载电路的第二端与第四二极管D₄的连接处。

下面结合具体电路图、模态分析等对本发明实施例的五电平逆变器进行详细说明。

图3给出了本发明实施例提供的五电平整流电路中的悬浮电容充放电路径模块的第一种电路原理示意图。悬浮电容充放电路径模块包括：二极管D_F1、二极管D_F2、二极管D_F3、二极管D_F4和第三开关管T2。

所述二极管D_F3的阴极连接在所述第一连接端X₁上，所述二极管D_F3的阳极与所述二极管D_F2的阳极连接，所述二极管D_F2的阴极与所述二极管D_F1的阳极连接，所述二极管D_F1的阴极与二极管D_F4的阴极连接，所述二极管D_F4的阳极与第二连接端X₂连接；所述第三连接端Y₁连接在二极管D_F2与二极管D_F1的连接处上；所述第三开关管T2的第一端、第二端分别连接在所述二极管D_F1与二极管D_F4的连接处、所述二极管D_F3与所述二极管D_F2的连接处上。

图4给出了本发明实施例提供的五电平整流电路中的悬浮电容充放电路径模块的第二种电路原理示意图。悬浮电容充放电路径模块包括：二极管D_E1、二极管D_E2、第四开关管T₄和第五开关管T₅；所述第一连接端X₁依次经由第四开关T₄第二端、第一端与二极管D_E1阴极连接；所述第二连接端X₂依次经由第五开关T₅第一端、第二端与二极管D_E2阳极连接；所述二极管D_E1的阳极与二极管D_E2的阴极连接；所述第三连接端Y₁连接在所述二极管D_E1与二极管D_E2的连接处上。

下面以图3中的悬浮电容充放电路径模块为例，组成如图5所示的五电平整流电路，下面对该五电平整流电路进行工作模态分析。

如图5所示，为便于描述，输出负载两端的电压定义为V_dc，悬浮电容C_S两端的电压定义为V_CS。所述直流母线电容模块中的第一电容C₁和第二电容C₂的连接点采用字母O表示。预设第一电容C₁和第二电容C₂电容值完全相同，因此O点为输出侧直流电位中点。

图6到图13为8种不同的工作模态。具体如下：

工作模态A：如图6所示，在电网电压的正半周期，第一开关管T₁、第二开关管T₂、第三开关管T₃关断，电感电流流通路径为A→D₂→D₁→P，悬浮电容C_S没有电流流通，因此无充放电过程，电容电压保持恒定。在该模态下，A点相对于直流中点O的电位V_AO为V_dc/2，第一开关管T₁的电压应力为零，第二开关管T₂和第三开关管T₃的电压应力均为V_dc/4。

工作模态B：如图7所示，在电网电压的正半周期，第二开关管T₂导通，其它开关管关断，电流流通路径为A→T₂→C_S→D₁→P，悬浮电容C_S处于放电状态。在该模态下，A点相对于直流中点O的电位V_AO为(V_dc/2-V_CS)，第一开关管T₁为V_CS和第三开关管T₃的电压应力为(V_dc/2-V_CS)。

工作模态C：如图8所示，电流正向流通，开关管T₃导通，其它开关管处于断开状态，电感电流流通路径为A→D₂→C_S→D_F4→T₃→D_F2→O，悬浮电容处于充电状态。在该模态下，A点相对于直流中点O的电位V_AO为V_CS，第一开关管T₁的电压应力为零，第二开关管T₂的电压应力为V_CS。

工作模态D：如图9所示，在电网电压的正半周期，开关管T₂，T₃导通，其它开关管关断，悬浮电容不参与工作，输出电压为0，电流流通路径为A→T₂→D_F4→T₃→D_F2→O。在该模态下，A点相对于直流中点O的电位V_AO为0，第一开关管T₁的电压应力为0。

工作模态A～D均在电网电压的正半周期，模态A和D中悬浮电容不参与工作，模态B和C中悬浮电容分别进行放电和充电。为了控制悬浮电容电压平衡，即其充电和放电平衡，则模态B和C的作用时间相等且电压V_AO也相等。因此，V_dc/2-V_CS＝V_CS，所以V_CS＝V_dc/4。由此得出，模态B和C下，A点相对于直流中点O的电位V_AO均为V_dc/4。

工作模态E：如图10所示，在电网电压的负半周期，开关管T₁，T₃导通，其它开关管关断，悬浮电容不参与工作。电流反向，流通路径为O→D_F1→T₃→D_F3→T₁→A。在该模态下，A点相对于直流中点O的电位V_AO为0，第二开关管T₂的电压应力为零。

工作模态F：如图11所示，在电网电压的负半周期，第三开关管T₃导通，其它开关管关断，悬浮电容C_S参与工作，电流流通路径为O→D_F1→T₃→D_F3→C_S→D₃→A，悬浮电容处于充电过程。在该模态下，A点相对于直流中点O的电位V_AO为-V_CS，即-V_dc/4，第一开关管T₁的电压应力为V_dc/4，第二开关管T₂的电压应力为零。

工作模态G：如图12所示，在电网电压的负半周期，第一开关管T₁导通，其它开关管关断，悬浮电容C_S参与工作，电流流通路径为N→D₄→C_S→T₁→A，悬浮电容处于放电过程。在该模态下，A点相对于直流中点O的电位V_AO为(V_CS-V_dc/2)，即-V_dc/4，第二开关管T₂和第三开关管T₃的电压应力均为V_dc/4。

工作模态H：如图13所示，在电网电压的负半周期，开关管均关断，悬浮电容不参与工作，电流流通路径为N→D₄→D₃→A。在该模态下，A点相对于直流中点O的电位V_AO为-V_dc/2，第二开关管T₂的电压应力为零，第一开关管T₁和第三开关管T₃的电压应力均为V_dc/4。

表1总结了上述八个工作模态的输出电压和对飞跨电容的影响。通过表一可以看出，输出电压V_AO有五个电平V_dc/2、V_dc/4、0、-V_dc/2、-V_dc/4，且B和C为一组冗余工作模态，其输出电压相同，但是对飞跨电容充放电状态的影响是相反的，因此可以用来平衡悬浮电容电压。类似的，在负半周期F和G是另外的一组冗余状态，其对悬浮电容的影响也是相反的，因此悬浮电容电压可以平衡。

模态	V<sub>AO</sub>	T<sub>1</sub>	T<sub>2</sub>	T<sub>3</sub>	对悬浮电容C<sub>s</sub>
						A	+0.5V<sub>dc</sub>	0	0	0	--
B	+0.25V<sub>dc</sub>	0	1	0	放电
						C	+0.25V<sub>dc</sub>	0	0	1	充电
D	0	0	1	1	--
						E	0	1	0	1	--
F	-0.25V<sub>dc</sub>	0	0	1	充电
						G	-0.25V<sub>dc</sub>	1	0	0	放电
H	-0.5V<sub>dc</sub>	0	0	0	--

注：0表示开关管关断，1表示开关管开通。

基于上述模态表1，本发明实施例提供了上述五电平整流电路的调制策略。该调制策略为：两个载波u_a和u_b，一个调制波u_m，将两个载波分别与调制波比较产生3个开关器件的驱动信号。在调制波正半周期，其中当u_m小于u_a时第一开关管导通，相反，当u_m大于u_a时，第二开关管关断；当u_m小于u_b时，第三开关管导通，相反，当u_m大于u_b时，第三开关管关断。在调制波负半周期，其中当u_m大于u_a时，第一开关管导通，相反，当u_m小于u_a时，第一开关管关断；当u_m大于u_b时，第三开关管导通，相反，当u_m小于u_b时，第三开关管关断。

其中，载波u_a和u_b为两个振幅相同、周期相同、相位相差180度的三角载波；调制波u_m为整流正弦波，调制波u_m的幅值小于等于三角载波的幅值，在调制波和三角载波相交处，决定相关开关的导通或关断。

具体如图14所示。图中包括两个载波u_a和u_b，一个调制波u_m。将两个载波分别与调制波比较产生3个开关器件的驱动信号。在调制波正半周期，其中当u_m小于u_a时，T₂导通，相反，当u_m大于u_a时，T₂关断。当u_m小于u_b时，T₃导通，相反，当u_m大于u_b时，T₃关断。

在区域(a)开关驱动信号和整流器V_AO信号如图15(a)所示，此时0<u_m<0.5，V_AO在0和+0.25V_dc电平之间切换，且在一个周期内B模态和C模态作用时间相等，保证悬浮电容的充放电时间相等。

在区域(b)开关管驱动信号和整流器V_AO信号如图15(b)示，此时0.5<u_m<1，V_AO在+0.25V_dc和+0.5V_dc电平之间切换，且在一个周期内冗余B模态和C模态作用时间相等，保证悬浮电容的充放电时间相等，实现悬浮电容电压平衡。

在调制波负半周期，其中当u_m大于u_a时，T₁导通，相反，当u_m小于u_a时，T₁关断。当u_m大于u_b时，T₃导通，相反，当u_m小于u_b时，T₃关断。

在区域(c)开关驱动信号和整流器V_AO信号如图15(c)所示，V_AO在0和-0.25V_dc电平之间切换。

在区域(d)开关驱动信号和整流器V_AO信号如图15(d)所示，V_AO在-0.25V_dc和-0.5V_dc电平之间切换，一个周期内冗余F模态和G模态作用时间相等，保证悬浮电容充放电平衡。

综上所述，与现有技术相比，本申请实施例具备以下有益效果：

1、本发明实施例提出的五电平整流电路及其调制策略，相对现有五电平单向整流电路，减少了开关器件和悬浮电容的使用，使得整流器系统成本显著降低，同时提高了系统的功率密度。

2、本发明实施例提出的五电平整流电路可以产生五个电平，能够降低输入电感的感值从而有效降低电路的滤波电感体积和重量。

3、相比于传统三电平整流器，本发明实施例提供的五电平整流器能够降低开关器件的电压应力，每个开关管的电压应力仅为母线电压的1/4。因此可以选择电压应力小的开关管，进一步降低了成本。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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精神和范围。

Claims (10)

1.一种五电平整流电路，交流侧连接一个交流电源，直流侧连接负载电路，其特征在于，还包括：正负半周换流模块、悬浮电容、悬浮电容充放电路径模块和直流母线电容模块；其中：

所述正负半周换流模块包括第一开关管、第二开关管和第一、第二、第三、第四二极管；所述第一、第二、第三、第四二极管依次同向串联连接，所述第一开关管反向并联在第二二极管上，所述第二开关管反向并联在第三二极管上；

所述悬浮电容充放电路径模块包括第一连接端、第二连接端、第三连接端；

所述直流母线电容模块包括第一端子、第二端子、第三端子；

所述悬浮电容充放电路径模块的第一连接端连接在所述悬浮电容的正极上，所述第二连接端连接在所述悬浮电容的负极上，所述第三连接端与所述直流母线电容模块的第二端子连接；

所述悬浮电容的正极连接在第一二极管与第二二极管的连接处，所述悬浮电容的负极连接在第三二极管与第四二极管的连接处；

所述交流电源一端连接在第二二极管、第三二极管的连接处；

所述负载电路的第一端与第一二极管的阴极连接，所述负载电路的第二端与第四二极管的阳极连接；

所述直流母线电容模块的第一端子连接在负载电路的第一端与第一二极管的连接处；所述直流母线电容模块的第三端子连接在负载电路的第二端与第四二极管的连接处；

所述正负半周换流模块和悬浮电容充放电路径模块均包括若干控制端，适于在控制端接入的控制信号下，控制正负半周换流模块中的开关管的断开和导通、悬浮电容充放电路径模块中连接端连接与断开，形成不同的电流回路，实现五电平整流。

2.如权利要求1所述的五电平整流电路，其特征在于，所述五电平整流包括：

根据在第一电平模式下输入到各个控制端的控制信号，正负半周换流模块中断开第一开关管、第二开关管，第一二极管和第二二极管导通，第三二极管和第四二极管截止，悬浮电容充放电路径模块中所有端均断开，悬浮电容不工作；

根据在第二电平模式下输入到各个控制端的控制信号，正负半周换流模块中断开第一开关管，导通第二开关管，第一二极管导通，第二二极管、第三二极管和第四二极管截止，悬浮电容充放电路径模块中所有端均断开，悬浮电容处于放电状态；或者，正负半周换流模块中断开第一开关管、第二开关管，第二二极管导通，第一二极管、第三二极管和第四二极管截止，悬浮电容充放电路径模块中第二连接端与第三连接端连接，其他连接端断开，悬浮电容处于充电状态；

根据在第三电平模式下输入到各个控制端的控制信号，正负半周换流模块中断开第一开关管，导通第二开关管，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管均截止，悬浮电容充放电路径模块中第二连接端与第三连接端连接，其他连接端断开，悬浮电容不工作；或者，正负半周换流模块中导通第一开关管，断开第二开关管，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管均截止，悬浮电容充放电路径模块中第一连接端与第三连接端连接，其他连接端断开，悬浮电容不工作；

根据在第四电平模式下输入到各个控制端的控制信号，正负半周换流模块中断开第一开关管和第二开关管，第三二极管导通，第一二极管、第二二极管、第四二极管截止，悬浮电容充放电路径模块中第一连接端与第三连接端连接，其他连接端断开，悬浮电容充电；或者，正负半周换流模块中导通第一开关管，断开第二开关管，第四二极管导通，第一二极管、第二二极管、第三二极管均截止，悬浮电容充放电路径模块中所有端均断开，悬浮电容放电；

根据在第五电平模式下输入到各个控制端的控制信号，正负半周换流模块中断开第一开关管和第二开关管，第三二极管、第四二极管导通，第一二极管、第二二极管截止，悬浮电容充放电路径模块中所有端均断开，悬浮电容不工作。

3.如权利要求1～2任一所述的五电平整流电路，其特征在于，所述悬浮电容充放电路径模块包括：二极管D_F1、二极管D_F2、二极管D_F3、二极管D_F4和第三开关管；

所述二极管D_F3的阴极连接在所述悬浮电容充电路径模块的第一连接端上，所述二极管D_F3的阳极与所述二极管D_F2的阳极连接，所述二极管D_F2的阴极与所述二极管D_F1的阳极连接，所述二极管D_F1的阴极与二极管D_F4的阴极连接，所述二极管D_F4的阳极与所述悬浮电容充电路径模块的第二连接端连接；

所述悬浮电容充电路径模块的第三连接端连接在二极管D_F2与二极管D_F1的连接处上；

所述第三开关管的第一端连接在所述二极管D_F1与二极管D_F4的连接处，第二端连接在所述二极管D_F3与所述二极管D_F2的连接处上。

4.如权利要求1～2任一所述的五电平整流电路，其特征在于，所述悬浮电容充放电路径模块包括：二极管D_E1、二极管D_E2、第四开关管和第五开关管；

所述悬浮电容充放电路径模块的第一连接端依次经由第四开关管第二端、第一端与二极管D_E1阴极连接；

所述悬浮电容充放电路径模块的第二连接端依次经由第五开关管第一端、第二端与二极管D_E2阳极连接；

所述二极管D_E1的阳极与二极管D_E2的阴极连接；

所述悬浮电容充电路径模块的第三连接端连接在所述二极管D_E1与二极管D_E2的连接处上。

5.如权利要求1～2任一所述的五电平整流电路，其特征在于，所述直流母线电容模块包括第一电容和第二电容，所述第一电容的正极连接所述直流母线电容模块的第一端子；所述第一电容的负极连接所述第二电容的正极连接；所述第一电容和所述第二电容的连接处连接所述直流母线电容模块的第二端子；所述第二电容的负极连接所述直流母线电容模块的第三端子。

6.如权利要求5所述的五电平整流电路，其特征在于，所述第一电容和所述第二电容的电容值相等。

7.如权利要求1所述的五电平整流电路，其特征在于，还包括滤波电感，

所述交流电源经由所述滤波电感连接在第二二极管、第三二极管的连接处。

8.如权利要求1所述的五电平整流电路，其特征在于，所述第一开关管和第二开关管均为IGBT或MOS管；所述第二二极管和第三二极管分别为所述第一开关管和第二开关管的内置二极管。

9.如权利要求3所述的五电平整流电路，其特征在于，所述第三开关管为IGBT或MOS管。

10.如权利要求4所述的五电平整流电路，其特征在于，所述第四开关管和第五开关管均为IGBT或MOS管。

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