CN116365906A - 多电平逆变器及系统 - Google Patents

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CN116365906A CN202310225622.3A CN202310225622A CN116365906A CN 116365906 A CN116365906 A CN 116365906A CN 202310225622 A CN202310225622 A CN 202310225622A CN 116365906 A CN116365906 A CN 116365906A
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Abstract

一种多电平逆变器及系统，该多电平逆变器包括：第一转换单元，用于将直流电DC转换为交流电AC；第一输入单元，包括N个第一电压输入模块，N为大于或等于2的整数，N个第一电压输入模块与N个直流输入端一一对应，每个第一电压输入模块包括第一端口和第二端口，且每个第一电压输入模块包括开关管和二极管，其中，开关管的一端与直流输入端的正极连接，开关管的另一端与第一端口连接，二极管的一端与直流输入端的负极连接，二极管的一端还与第二端口连接，二极管的另一端与第一端口连接，第n个第一电压输入模块的开关管用于控制第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入第一转换单元，n∈[1，N]。

Description

多电平逆变器及系统
技术领域
本申请涉及电力技术领域，并且更具体地，涉及一种多电平逆变器及系统。
背景技术
由于光伏和储能元件，无污染，易安装，易延拓，限制性小等优点，因此被应用于很多减碳节能场景。通常，光伏电池或者储能将能量转换成直流电模式。通常需要合适的转换器将直流电源转换为交流电源，然后注入电网。
逆变器(inverter)为一种将直流电(direct current，DC)转换为交流电(alternating current，AC)的变压器，广泛应用于不间断电源、光伏发电系统以及电动车辆等场景中。逆变器的输入端连接直流电源，输出端可以连接交流负载或进行交流并网，逆变器一般包括逆变电路和谐振电路，逆变电路用于将直流电转换为交流电，谐振电路用于将交流电转换为波形近似正弦曲线的交流输出。
随着逆变器技术的不断发展，多电平逆变器的应用日渐广泛。若逆变器输出端相电压有两种电平，这种电路称为二电平逆变器。若逆变器输出端相电压有两种以上的电平，这种电路称为多电平逆变器。多电平逆变器能够承载更高的电压，而且输出多种电平的波形更加接近正弦波。
目前，传统的逆变电路需要额外的二极管结合有源开关，或者需要额外的电容器，这导致逆变器器件成本增加。
发明内容
本申请提供一种多电平逆变器及系统，该多电平逆变器的拓扑结构能够减少达到相同电平数所需要的二极管和电容器的数量，降低器件成本。
第一方面，提供了一种多电平逆变器，包括：第一转换单元，用于将直流电DC转换为交流电AC；第一输入单元，包括N个第一电压输入模块，N为大于或等于2的整数，该N个第一电压输入模块与N个直流输入端一一对应，每个第一电压输入模块包括第一端口和第二端口，且每个第一电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第一电压输入模块的开关管的一端与第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第一电压输入模块的开关管的另一端与第一端口连接，第n个第一电压输入模块的二极管的一端与第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，该第n个第一电压输入模块的二极管的一端还与第二端口连接，第n个第一电压输入模块的二极管的另一端与第一端口连接，N个第一电压输入模块通过第一端口和第二端口串联连接，且串联连接的N个第一电压输入模块中最前端的第一电压模块的第一端口与第一转换单元的一个输入端连接，N个第一电压输入模块中最末端的第一电压输入模块的第二端口与第一转换单元的另一个输入端连接，第n个第一电压输入模块的开关管用于控制第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入第一转换单元，n∈[1，N]。
通过本申请实施例，当构建相同电平数时，该逆变器拓扑结构可以有效减少二极管和电容器的数量，降低器件成本，并且能够有效减小整个逆变器的体积，可以适用于更大范围和更广阔的场景。
可选地，N个第一电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)。
其中，第一转换单元可以是DC/AC转换电路，或者DC/AC转换器等其他可以实现直流到交流的转化功能的装置，本申请对此不做限定。
其中，直流输入端可以为任意一种类型的能量储存装置，该能量储存装置能够储存和释放能量，例如燃料电池、蓄电池或光伏发电系统。
应理解地，此时N个直流输入端可以按照20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)的电压比例连接多电平逆变器。
通过本申请实施例，当有N个直流输入端以20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)的电压比例设置在逆变器中时，该逆变器可以输出2(n+1)-1的电平。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，当多电平逆变器用于单相逆变输出时，该多电平逆变器还包括：第一相线和第二相线，第一相线和第二相线用于输出单相AC，第一相线和第二相线与第一转换单元连接。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，当多电平逆变器用于三相逆变输出时，该多电平逆变器还包括：第二输入单元、第三输入单元、第二转换单元、第三转换单元、第三相线、第四相线和第五相线，其中第二转换单元与第三转换单元连接，第二输入单元，包括N个第二电压输入模块，N为大于或等于2的整数，N个第二电压输入模块与N个直流输入端一一对应，每个第二电压输入模块包括第三端口和第四端口，且每个第二电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第二电压输入模块的开关管的一端与第n个第二电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第二电压输入模块的开关管的另一端与第三端口连接，第n个第二电压输入模块的二极管的一端与第n个第二电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，第n个第二电压输入模块的二极管的一端还与第四端口连接，第n个第二电压输入模块的二极管的另一端与第三端口连接，N个第二电压输入模块通过第三端口和第四端口串联连接，且串联连接的N个第二电压输入模块中最前端的第二电压模块的第三端口与第二转换单元的一个输入端连接，N个第二电压输入模块中最末端的第二电压输入模块的第四端口与第二转换单元的另一个输入端连接，第n个第二电压输入模块的开关管用于控制第n个第二电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入第一转换单元，n∈[1，N]；第三输入单元，包括N个第三电压输入模块，N为大于或等于2的整数，N个第三电压输入模块与N个直流输入端一一对应，每个第三电压输入模块包括第五端口和第六端口，且每个第三电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第三电压输入模块的开关管的一端与第n个第三电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第三电压输入模块的开关管的另一端与第五端口连接，第n个第三电压输入模块的二极管的一端与第n个第三电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，第n个第三电压输入模块的二极管的一端还与第六端口连接，第n个第三电压输入模块的二极管的另一端与第五端口连接，N个第三电压输入模块通过第五端口和第六端口串联连接，且串联连接的N个第三电压输入模块中最前端的第三电压模块的第五端口与第三转换单元的一个输入端连接，N个第三电压输入模块中最末端的第三电压输入模块的第六端口与第三转换单元的另一个输入端连接，第n个第三电压输入模块的开关管用于控制第n个第三电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入第三转换单元，n∈[1，N]；第三相线与第一转换单元连接，第四相线与第二转换单元连接，第五相线与第三转换单元连接，第三相线、第四相线和第五相线用于输出三相AC。
通过本申请实施例，当构建相同电平数时，该逆变器拓扑结构可以有效减少二极管和电容器的数量，降低器件成本，并且能够有效减小整个逆变器的体积，可以适用于更大范围和更广阔的场景。
可选地，N个第二电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)，N个第三电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)。
应理解地，此时N个直流输入端可以按照20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)的电压比例连接多电平逆变器。
通过本申请实施例，当有N个直流输入端以20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)的电压比例设置在逆变器中时，该逆变器可以输出2(n+1)-1的电平。
第二方面，提供了一种光伏储能系统，该系统包括储能单元，用于存储直流电DC，包括多个输出端；多电平逆变器，包括第一转换单元，用于将直流电DC转换为交流电AC；第一输入单元，包括N个第一电压输入模块，N为大于或等于2的整数，N个第一电压输入模块与N个直流输入端一一对应，每个第一电压输入模块包括第一端口和第二端口，且每个第一电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第一电压输入模块的开关管的一端与第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第一电压输入模块的开关管的另一端与第一端口连接，第n个第一电压输入模块的二极管的一端与第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，第n个第一电压输入模块的二极管的一端还与第二端口连接，第n个第一电压输入模块的二极管的另一端与第一端口连接，N个第一电压输入模块通过第一端口和第二端口串联连接，且串联连接的N个第一电压输入模块中最前端的第一电压模块的第一端口与第一转换单元的一个输入端连接，N个第一电压输入模块中最末端的第一电压输入模块的第二端口与第一转换单元的另一个输入端连接，第n个第一电压输入模块的开关管用于控制第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入转换单元，n∈[1，N]，N个直流输入端与储能单元的一个或多个输出端连接。
可选地，N个第一电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)。
应理解地，此时N个直流输入端可以按照20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)的电压比例连接多电平逆变器。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，多电平逆变器还包括第一相线和第二相线，第一相线和第二相线与第一转换单元连接，第一相线和第二相线还与交流电单元的输入端连接，第一相线和第二相线用于将逆变处理后的单相AC输入到交流电单元。
其中，交流电单元可以是交流电负载或电网连接，也可以是其他需要使用交流电的装置，本申请对此不做限定。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，该多电平逆变器还包括：第二输入单元、第三输入单元、第二转换单元、第三转换单元、第三相线、第四相线和第五相线，其中第二转换单元与第三转换单元连接，第二输入单元，包括N个第二电压输入模块，N为大于或等于2的整数，N个第二电压输入模块与N个直流输入端一一对应，每个第二电压输入模块包括第三端口和第四端口，且每个第二电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第二电压输入模块的开关管的一端与第n个第二电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第二电压输入模块的开关管的另一端与第三端口连接，第n个第二电压输入模块的二极管的一端与第n个第二电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，第n个第二电压输入模块的二极管的一端还与第四端口连接，第n个第二电压输入模块的二极管的另一端与第三端口连接，N个第二电压输入模块通过第三端口和第四端口串联连接，且串联连接的N个第二电压输入模块中最前端的第二电压模块的第三端口与第二转换单元的一个输入端连接，N个第二电压输入模块中最末端的第二电压输入模块的第四端口与第二转换单元的另一个输入端连接，第n个第二电压输入模块的开关管用于控制第n个第二电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入第一转换单元，n∈[1，N]；第三输入单元，包括N个第三电压输入模块，N为大于或等于2的整数，N个第三电压输入模块与N个直流输入端一一对应，每个第三电压输入模块包括第五端口和第六端口，且每个第三电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第三电压输入模块的开关管的一端与第n个第三电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第三电压输入模块的开关管的另一端与第五端口连接，第n个第三电压输入模块的二极管的一端与第n个第三电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，第n个第三电压输入模块的二极管的一端还与第六端口连接，第n个第三电压输入模块的二极管的另一端与第五端口连接，N个第三电压输入模块通过第五端口和第六端口串联连接，且串联连接的N个第三电压输入模块中最前端的第三电压模块的第五端口与第三转换单元的一个输入端连接，N个第三电压输入模块中最末端的第三电压输入模块的第六端口与第三转换单元的另一个输入端连接，第n个第三电压输入模块的开关管用于控制第n个第三电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入第三转换单元，n∈[1，N]；第三相线与第一转换单元连接，第四相线与第二转换单元连接，第五相线与第三转换单元连接，第三相线、第四相线和第五相线还与交流电单元的输入端连接，第三相线、第四相线和第五相线用于将逆变处理后的三相AC输入到交流电单元。
通过本申请实施例，当构建相同电平数时，该逆变器拓扑结构可以有效减少二极管和电容器的数量，降低器件成本，并且能够有效减小整个逆变器的体积，可以适用于更大范围和更广阔的场景。
可选地，N个第二电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)，N个第三电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)。
应理解地，此时N个直流输入端可以按照20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)的电压比例连接多电平逆变器。
通过本申请实施例，当有N个直流输入端以20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)的电压比例设置在逆变器中时，该逆变器可以输出最多2(N+1)-1的电平。
附图说明
图1是一种可能的中点钳位型逆变器结构示意图；
图2是一种可能的飞跨电容型逆变器结构示意图；
图3是一种可能的H桥级联型逆变器结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种单相多电平逆变器的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种可能的单相15电平逆变器的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的一种三相多电平逆变器的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的一种可能的三相15电平逆变器的结构示意图；
图8是本申请实施例提供的一种光伏储能系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
在详细描述本申请实施例的多电平逆变器之前，首先介绍目前几种逆变器结构。
目前传统的多电平逆变器(multilevelinverter，MLI)主要有以下几种结构：中点钳位(neutral point clamped，NPC)型逆变器、飞跨电容型逆变器和H桥级联(cascaded H-bridge，CHB)型逆变器。
图1是中点钳位型逆变器结构示意图。如图1所示，NPC型逆变器通过中点钳位和串联直流电容器来产生三种电平。NPC型三电平逆变器在大功率变换器领域应用比较广泛。NPC型三电平逆变器与两电平逆变器相比，输出电压电流谐波小，开关器件承受的电压及开关损耗减半等优势，可有效减小滤波器等无源器件的体积和重量。
NPC型三电平逆变器存在一些问题，例如逆变器需要的功率半导体器件较多，单相桥臂上有四组绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)/续流二极管，并且比两电平逆变器多出两个钳位二极管。这些元器件的增加可能会导致驱动电路和控制电路的设计复杂。直流侧两个电容存在中点电压平衡问题，有可能造成输出电压的畸变，甚至损坏元器件。功率半导体器件的增多，导致各个器件的损耗和结温不同，可能导致散热系统的设计更为复杂。
图2是飞跨电容型逆变器结构示意图。如图2所示，飞跨电容型逆变器电平合成的自由度和灵活性高于二极管钳位型多电平变流器。与NPC型逆变器相比，直流侧电容不变，只是用飞跨电容取代钳位二极管，省去了大量的二极管，但又引入了不少电容。
由于在传统的飞跨电容型逆变器中有大量直接串联在电源两端或飞跨电容两端的开关管，桥臂直通的隐患严重，需另加控制死区，造成输出波形畸变失真。并且，传统桥式逆变器中通过功率开关管体二极管来续流，对MOS型器件而言，提高MOSFET性能的措施往往会导致体二级管性能变差，很难兼顾两者的优化。随着开关频率的提高，开关器件体二极管的反向恢复问题趋于严重，反向恢复损耗在变换器总损耗中所占比例大幅增长。
图3是H桥级联型逆变器结构示意图。如图3所示，CHB型逆变器由若干功率单元级联而成，该拓扑结构将多个独立的H桥两电平逆变单元进行级联以得到叠加而成的多电平电压波形输出。由于各级联单元的直流侧电源是完全独立的，因此不存在均压的问题。对于对称CHB型多电平逆变器，当开关管S11、S14导通或开关管S12、S13导通，级联H1单元输出电压幅值分别为+E和－E，其他工况下H1单元输出电压为0。因此每个级联单元可以输出+E、0和－E三种电平。该拓扑结构的主要优点是各级联单元相互独立，易于实现模块化，电压变化率和谐波失真(total harmonic distortion，THD)都较小，输出电压波形接近于正弦波，主要的缺点是需要多个独立的直流电源。
因此，传统的逆变器例如NPC型逆变器和H桥级联型逆变器需要额外的二极管结合有源开关，飞跨电容型逆变器需要额外的电容器，这些额外的器件会导致逆变器的器件成本增加。
图4是本申请实施例提供的一种单相多电平逆变器的结构示意图。
如图4所示，单相多电平逆变器包括：第一输入单元和第一转换单元。
应理解地，第一输入单元用于控制DC的输入，第一转换单元用于DC/AC的转化。
第一输入单元，包括N个第一电压输入模块，N为大于或等于2的整数，该N个第一电压输入模块与N个直流输入端一一对应，每个第一电压输入模块包括第一端口和第二端口，且每个第一电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第一电压输入模块的开关管的一端与第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第一电压输入模块的开关管的另一端与第一端口连接，第n个第一电压输入模块的二极管的一端与第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，该第n个第一电压输入模块的二极管的一端还与第二端口连接，第n个第一电压输入模块的二极管的另一端与第一端口连接，N个第一电压输入模块通过第一端口和第二端口串联连接，且串联连接的N个第一电压输入模块中最前端的第一电压模块的第一端口与第一转换单元的一个输入端连接，N个第一电压输入模块中最末端的第一电压输入模块的第二端口与第一转换单元的另一个输入端连接，第n个第一电压输入模块的开关管用于控制第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入第一转换单元，n∈[1，N]。
应理解地，开关管可以为绝缘栅双极晶体管(IGBT)，也可以为栅极可关断晶闸管、场效应晶体管、注入增强栅晶体管、集成门极换向晶闸管或任何其它自换向开关装置，本申请对此不作限定。二极管允许电流在单个方向上进行流动。
应理解地，本申请实施例中直流输入端连接的可以为任意一种类型的能量储存装置，该能量储存装置能够储存和释放能量，例如燃料电池、蓄电池或光伏发电系统，本申请对此不做限定。
可选地，逆变器中N个第一电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例可以为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)。
相应的，N个直流输入端的电压的比例为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)。当有N个直流输入端以20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)的比例设置在逆变器中时，该逆变器可以输出2(N +1)-1的电平。
示例性地，当2个直流输入端的电压设置的比例为1:2，那么此时该逆变器可以输出7个电平。当3个直流输入端的电压设置的比例为1:2:4，那么此时该逆变器可以输出15个电平。当4个直流输入端的电压设置的比例为1:2:4:8，那么此时该逆变器可以输出31个电平。以此类推，不再赘述。
应理解地，通过对直流输入端的电压进行分类，可以有效控制电平的输出数，并相应的设置逆变器中二极管的最大截止电压。
应理解地，第一输入单元的两端与第一转换单元连接。第一转换单元可以是DC/AC转换电路，或者DC/AC转换器等其他可以实现直流到交流的转化功能的装置，本申请对此不做限定。
可选地，多电平逆变器还包括：第一相线和第二相线，第一相线与第一转换单元连接，第二相线与第一转换单元连接。
应理解地，第一相线和第二相线用于输出AC，此时输出的为单相交流电，第一相线和第二相线可以与交流电负载或电网连接，也可以与其他需要使用交流电的装置连接。
通过本申请实施例，当构建相同电平数时，该逆变器拓扑结构可以有效减少二极管和电容器的数量，降低器件成本，并且能够有效减小整个逆变器的体积，可以适用于更大范围和更广阔的场景。
图5是本申请实施例提供的一种可能的单相15电平逆变器结构的示意图。
以构造15电平的单相逆变器为例，如图5所示，单相15电平逆变器包括：第一输入单元，该第一输入单元包括3个电压输入模块，3个电压输入模块分别对应3个直流输入端V1、V2和V3，每个电压输入模块包括一个开关管和一个二极管，开关管一端与直流输入端正极连接，开关管另一端与二极管连接，直流输入端负极与二极管连接。
为了方便描述，3个电压输入模块包括的开关管分别为K1、K2和K3。
可选地，3个直流输入端的电压的比例为V1:V2:V3＝1:2:4。
开关管和二极管连接的中间节点与直流输入端和二极管连接的中间节点用于电压输入模块A1的电流的输入和/或输出，即每个第一电压输入模块包括第一端口和第二端口，且每个第一电压输入模块包括开关管和二极管，其中，开关管的一端与直流输入端的正极连接，开关管的另一端与第一端口连接，二极管的一端与直流输入端的负极连接，二极管的一端还与第二端口连接，二极管的另一端与第一端口连接，第一电压输入模块通过第一端口和第二端口串联连接，且最前端的第一电压模块的第一端口与第一转换单元的一个输入端连接，最末端的第一电压输入模块的第二端口与第一转换单元的另一个输入端连接。
应理解地，第一输入单元A1用于控制DC的输入，电压输入模块用于控制电压输入模块对应直流输入端的电流是否进入第一转换单元。
示例性地，第一转换单元可以为DC/AC转换电路，该电路可以包括：第一开关电路B1和第二开关电路B2，第一开关电路B1两端与第一输入单元连接，第二开关电路B2两端与第一输入单元连接。
第一开关电路B1包括串联连接的第一开关模块S1和第二开关模块S2，第二开关电路B2包括串联连接的第三开关模块S3和第四开关模块S4，每个开关模块包括一个开关管和一个二极管，开关管和二极管反向并联，开关模块用于选择性地允许电流在对应的开关电路中的至少一个方向上流动以及抑制电流在对应的开关电路中的至少一个方向上流动。
应理解地，第一开关电路B1和第二开关电路B2可以通过开关管的导通和关断实现DC/AC的转化控制。
可选地，该逆变器还包括：第一相线和第二相线，第一相线与第一开关电路B1的中间节点连接，第二相线与第二开关电路B2的中间节点连接。
应理解地，第一相线和第二相线用于输出AC，此时输出的为单相交流电，第一相线和第二相线可以与负载或电网连接，也可以与其他需要使用交流电的装置连接。
该单相15电平逆变器可以通过控制7个开关管的导通或者关断，控制输出的电压和频率，可以输出0，±1E，±2E，±3E，±4E，±5E，±6E，±7E(其中E代表一个单位的电平)共15种电平。
开关管和输出电平数的关系如表1中所示，表1中用1代表开关管导通，0代表开关管关断。
示例性地，当开关管K1、K2和K3导通时，三个电压输入模块对应的直流输入端V1、V2和V3的电流都可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，当开关管S1和S4导通，开关管S2和S3关断时，第一相线和第二相线间有+7E的电压；当开关管S1和S4关断，开关管S2和S3导通时，第一相线和第二相线间有-7E的电压。
示例性地，当开关管K1关断，开关管K2和K3导通时，电压输入模块对应的直流输入端V2和V3的电流可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，当开关管S1和S4导通，开关管S2和S3关断时，第一相线和第二相线间有+6E的电压。当开关管S1和S4关断，开关管S2和S3导通时，第一相线和第二相线间有-6E的电压。
示例性地，当开关管K2关断，开关管K1和K3导通时，电压输入模块对应的直流输入端V1和V3的电流可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，当开关管S1和S4导通，开关管S2和S3关断时，第一相线和第二相线间有+5E的电压。当开关管S1和S4关断，开关管S2和S3导通时，第一相线和第二相线间有-5E的电压。
示例性地，当开关管K1和K2关断，开关管K3导通时，电压输入模块对应的直流输入端V3的电流可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，当开关管S1和S4导通，开关管S2和S3关断时，第一相线和第二相线间有+4E的电压。当开关管S1和S4关断，开关管S2和S3导通时，第一相线和第二相线间有-4E的电压。
示例性地，当开关管K3关断，开关管K1和K2导通时，电压输入模块对应的直流输入端V1和V2的电流可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，当开关管S1和S4导通，开关管S2和S3关断时，第一相线和第二相线间有+3E的电压。当开关管S1和S4关断，开关管S2和S3导通时，第一相线和第二相线间有-3E的电压。
示例性地，当开关管K1和K3关断，开关管K2导通时，电压输入模块对应的直流输入端V2的电流可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，当开关管S1和S4导通，开关管S2和S3关断时，第一相线和第二相线间有+2E的电压。当开关管S1和S4关断，开关管S2和S3导通时，第一相线和第二相线间有-2E的电压。
示例性地，当开关管K2和K3关断，开关管K1导通时，电压输入模块对应的直流输入端V1的电流可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，当开关管S1和S4导通，开关管S2和S3关断时，第一相线和第二相线间有+1E的电压。当开关管S1和S4关断，开关管S2和S3导通时，第一相线和第二相线间有-1E的电压。
示例性地，当开关管K1、K2和K3关断时，电压输入模块对应的直流输入端均不可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，此时第一开关电路B1和第二开关电路B2中没有电流通过，因此第一相线和第二相线间电压为0电平。
表1、开关管状态与输出电平对应表
Figure BDA0004119263280000081
Figure BDA0004119263280000091
图6是本申请实施例提供的一种三相多电平逆变器示意图。
如图6所示，三相多电平逆变器包括：第一输入单元，第二输入单元、第三输入单元、第一转换单元、第二转换单元和第三转换单元。
应理解地，第一输入单元、第二输入单元和第三输入单元用于控制DC的输入，第一转换单元、第二转换单元和第三转换单元用于DC/AC的转化。
第一输入单元，包括N个第一电压输入模块，N为大于或等于2的整数，该N个第一电压输入模块与N个直流输入端一一对应，每个第一电压输入模块包括第一端口和第二端口，且每个第一电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第一电压输入模块的开关管的一端与第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第一电压输入模块的开关管的另一端与第一端口连接，第n个第一电压输入模块的二极管的一端与第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，该第n个第一电压输入模块的二极管的一端还与第二端口连接，第n个第一电压输入模块的二极管的另一端与第一端口连接，N个第一电压输入模块通过第一端口和第二端口串联连接，且串联连接的N个第一电压输入模块中最前端的第一电压模块的第一端口与第一转换单元的一个输入端连接，N个第一电压输入模块中最末端的第一电压输入模块的第二端口与第一转换单元的另一个输入端连接，第n个第一电压输入模块的开关管用于控制第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入第一转换单元，n∈[1，N]。
第二输入单元，包括N个第二电压输入模块，N为大于或等于2的整数，N个第二电压输入模块与N个直流输入端一一对应，每个第二电压输入模块包括第三端口和第四端口，且每个第二电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第二电压输入模块的开关管的一端与第n个第二电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第二电压输入模块的开关管的另一端与第三端口连接，第n个第二电压输入模块的二极管的一端与第n个第二电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，第n个第二电压输入模块的二极管的一端还与第四端口连接，第n个第二电压输入模块的二极管的另一端与第三端口连接，N个第二电压输入模块通过第三端口和第四端口串联连接，且串联连接的N个第二电压输入模块中最前端的第二电压模块的第三端口与第二转换单元的一个输入端连接，N个第二电压输入模块中最末端的第二电压输入模块的第四端口与第二转换单元的另一个输入端连接，第n个第二电压输入模块的开关管用于控制第n个第二电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入第一转换单元，n∈[1，N]。
第三输入单元，包括N个第三电压输入模块，N为大于或等于2的整数，N个第三电压输入模块与N个直流输入端一一对应，每个第三电压输入模块包括第五端口和第六端口，且每个第三电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第三电压输入模块的开关管的一端与第n个第三电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第三电压输入模块的开关管的另一端与第五端口连接，第n个第三电压输入模块的二极管的一端与第n个第三电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，第n个第三电压输入模块的二极管的一端还与第六端口连接，第n个第三电压输入模块的二极管的另一端与第五端口连接，N个第三电压输入模块通过第五端口和第六端口串联连接，且串联连接的N个第三电压输入模块中最前端的第三电压模块的第五端口与第三转换单元的一个输入端连接，N个第三电压输入模块中最末端的第三电压输入模块的第六端口与第三转换单元的另一个输入端连接，第n个第三电压输入模块的开关管用于控制第n个第三电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入第三转换单元，n∈[1，N]。
应理解地，所述开关管可以为绝缘栅双极晶体管，也可以为栅极可关断晶闸管、场效应晶体管、注入增强栅晶体管、集成门极换向晶闸管或任何其它自换向开关装置，本申请对此不作限定。二极管允许电流在单个方向上进行流动。
应理解地，本申请实施例中直流输入端连接的可以为任意一种类型的能量储存装置，该能量储存装置能够储存和释放能量，例如燃料电池、蓄电池或光伏发电系统。
可选地，逆变器中N个第一电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例可以为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)，N个第二电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)，所述N个第三电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)。
相应的，N个直流输入端的电压的比例为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)。当有N个直流输入端以20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)的比例设置在逆变器中时，该逆变器可以输出2(N +1)-1的电平。
应理解地，通过对直流输入端的电压进行分类，可以有效控制电平的输出数，并相应的设置逆变器中二极管的最大截止电压。
应理解地，第一输入单元的两端与第一转换单元连接，第二输入单元的两端与第二转换单元连接，第三输入单元的两端与第三转换单元连接，第一输入单元和第三输入单元连接。第一转换单元、第二转换单元和第三转换单元可以是DC/AC转换电路，或者DC/AC转换器等其他可以实现直流到交流的转化功能的装置，本申请对此不做限定。
应理解地，第三相线与第一转换单元连接，第四相线与第二转换单元连接，第五相线与第三转换单元连接，第三相线、第四相线和第五相线用于输出三相AC。第三相线、第四相线和第五相线可以与负载或电网连接，也可以与其他需要使用交流电的装置连接。
应理解地，每增加一个直流输入端，逆变器中只需要增加较少的元器件，都可以有效增加逆变器能输出的电平数。
如表2所示，为了构造相同电平数，与传统逆变模型相比，需要的开关管数量明显减少。并且随着需要构造的电平数增加，减少的开关管数量越多。
表2、不同拓扑结构相同电平数三相逆变器需要的开关管数量
Figure BDA0004119263280000101
Figure BDA0004119263280000111
通过本申请实施例，当构建相同电平数时，该逆变器拓扑结构可以有效减少二极管和电容器的数量，降低器件成本，并且能够有效减小整个逆变器的体积，可以适用于更大范围和更广阔的场景。
图7是本申请实施例提供的一种可能的三相15电平逆变器结构的示意图。
以构造15电平的三相逆变器为例，如图7所示，三相15电平逆变器包括：第一输入单元，第二输入单元，第三输入单元；该第一输入单元、第二输入单元和第三输入单元各包括3个电压输入模块，3个电压输入模块分别对应3个直流输入端V1、V2和V3，每个电压输入模块包括一个开关管和一个二极管，开关管一端与直流输入端正极连接，开关管另一端与二极管连接，直流输入端负极与二极管连接。
为了方便描述，第一输入单元的3个电压输入模块包括的开关管分别为K1、K2和K3，第二输入单元的3个电压输入模块包括的开关管分别为K4、K5和K6，第三输入单元的3个电压输入模块包括的开关管分别为K7、K8和K9。
可选地，3个直流输入端的电压的比例为V1:V2:V3＝1:2:4。
开关管和二极管连接的中间节点与直流输入端和二极管连接的中间节点用于电压输入模块的电流的输入和/或输出，以第一输入单元为例，每个第一电压输入模块包括第一端口和第二端口，且每个第一电压输入模块包括开关管和二极管，其中，开关管的一端与直流输入端的正极连接，开关管的另一端与第一端口连接，二极管的一端与直流输入端的负极连接，二极管的一端还与第二端口连接，二极管的另一端与第一端口连接，第一电压输入模块通过第一端口和第二端口串联连接，且最前端的第一电压模块的第一端口与第一转换单元的一个输入端连接，最末端的第一电压输入模块的第二端口与第一转换单元的另一个输入端连接。
可以理解地，第二输入单元包括第三端口和第四端口，第三输入端元包括第五端口和第六端口，第二输入单元和第三输入单元与第一输入单元的结构类似，在此不再赘述。
应理解地，第一输入单元、第二输入单元和第三输入单元用于控制DC的输入，电压输入模块用于控制电压输入模块对应直流输入端的电流是否进入转换单元。
示例性地，第一转换单元可以为DC/AC转换电路，该电路可以包括：第一开关电路B1、第二开关电路B2、第三开关电路B3、第四开关电路B4、第五开关电路B5和第六开关电路B6，第一开关电路B1两端与第一输入单元A1连接，第二开关电路B2两端与所述第一输入单元A1连接，第三开关电路B3两端与第二输入单元A2连接，第四开关电路B4两端与第二输入单元A2连接，第五开关电路B5两端与第三输入单元A3连接，第六开关电路B6两端与第三输入单元A3连接。
第一开关电路B1包括串联连接的第一开关模块S1和第二开关模块S2，第二开关电路B2包括串联连接的第三开关模块S3和第四开关模块S4，第三开关电路B3包括串联连接的第五开关模块S5和第六开关模块S6，第四开关电路B4包括串联连接的第七开关模块S7和第八开关模块S8，第五开关电路B5包括串联连接的第九开关模块S9和第十开关模块S10，第六开关电路B6包括串联连接的第十一开关模块S11和第十二开关模块S12，每个开关模块包括一个开关管和一个二极管，开关管和二极管反向并联，开关模块用于选择性地允许电流在对应的开关电路中的至少一个方向上流动以及抑制电流在对应的开关电路中的至少一个方向上流动。
应理解地，第一开关电路B1、第二开关电路B2、第三开关电路B3、第四开关电路B4、第五开关电路B5和第六开关电路B6可以通过开关管的导通和关断实现DC/AC的转化控制。
可选地，该逆变器还包括：第三相线、第四相线和第五相线。
第三相线与第一开关电路B1的中间节点连接，第四相线与第三开关电路B3的中间节点连接，第四开关电路B4的中间节点接地，第五相线与第五开关电路B5的中间节点连接，第六开关电路B6的中间节点与第二开关电路B2的中间节点连接。
应理解地，第三相线、第四相线和第五相线用于输出AC，此时输出的为三相交流电，第三相线、第四相线和第五相线可以与负载或电网连接，也可以与其他需要使用交流电的装置连接。
该三相15电平逆变器可以通过控制每个相线对应的7个开关管的导通或者关断，可以控制输出的电压和频率，可以输出0，±1E，±2E，±3E，±4E，±5E，±6E，±7E，(其中E代表一个单位的电平)共15个电平。
应理解地，三相15电平逆变器的每个输入单元和转换单元对应的开关管的控制方式基本相同，但在不同的时间进行导通，从而使得三个相线内的电流由三个频率相同、幅度相等、相位差为120°的交变电势组成。下面以单一相线对应输入单元和转换单元上开关管的导通和开关对应三相电输出电平数为例说明。例如以第三相线对应的第一输入单元和第一转换单元为例说明。
开关管和输出电平数的关系如表3中所示，表3中用1代表开关管导通，0代表开关管关断。
表3、开关管状态与输出电平对应表
Figure BDA0004119263280000121
Figure BDA0004119263280000131
示例性地，当开关管K1、K2和K3导通时，三个电压输入模块对应的直流输入端V1、V2和V3的电流都可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，当开关管S1和S4导通，开关管S2和S3关断时，输出相线间有+7E的电压；当开关管S1和S4关断，开关管S2和S3导通时，输出相线间有-7E的电压。
示例性地，当开关管K1关断，开关管K2和K3导通时，电压输入模块对应的直流输入端V2和V3的电流可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，当开关管S1和S4导通，开关管S2和S3关断时，输出相线间有+6E的电压。当开关管S1和S4关断，开关管S2和S3导通时，输出相线间有-6E的电压。
示例性地，当开关管K2关断，开关管K1和K3导通时，电压输入模块对应的直流输入端V1和V3的电流可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，当开关管S1和S4导通，开关管S2和S3关断时，输出相线间有+5E的电压。当开关管S1和S4关断，开关管S2和S3导通时，输出相线间有-5E的电压。
示例性地，当开关管K1和K2关断，开关管K3导通时，电压输入模块对应的直流输入端V3的电流可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，当开关管S1和S4导通，开关管S2和S3关断时，输出相线间有+4E的电压。当开关管S1和S4关断，开关管S2和S3导通时，输出相线间有-4E的电压。
示例性地，当开关管K3关断，开关管K1和K2导通时，电压输入模块对应的直流输入端V1和V2的电流可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，当开关管S1和S4导通，开关管S2和S3关断时，输出相线间有+3E的电压。当开关管S1和S4关断，开关管S2和S3导通时，输出相线间有-3E的电压。
示例性地，当开关管K1和K3关断，开关管K2导通时，电压输入模块对应的直流输入端V2的电流可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，当开关管S1和S4导通，开关管S2和S3关断时，输出相线间有+2E的电压。当开关管S1和S4关断，开关管S2和S3导通时，输出相线间有-2E的电压。
示例性地，当开关管K2和K3关断，开关管K1导通时，电压输入模块对应的直流输入端V1的电流可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，当开关管S1和S4导通，开关管S2和S3关断时，输出相线间有+1E的电压。当开关管S1和S4关断，开关管S2和S3导通时，输出相线间有-1E的电压。
示例性地，当开关管K1、K2和K3关断时，电压输入模块对应的直流输入端均不可以流入第一开关电路B1和第二开关电路B2，此时第一开关电路B1和第二开关电路B2中没有电流通过，因此输出相线间电压为0电平。
应理解地，开关管K4、K5、K6、K7、K8和K9，以及S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11和S12的导通和关断关系与上述类似，三个相线对应的输入单元和转换单元的开关管以120°相位差进行控制。
图8是本申请实施例提供的一种光伏储能系统的结构示意图。
如图8所示，光伏储能系统包括储能单元和多电平逆变器。
储能单元，用于存储DC，包括多个输出端，N个直流输入端与储能单元的一个或多个输出端连接。多电平逆变器的直流输入端和储能单元之间还可以连接有其他装置(图中未画出)。多电平逆变器可以通过开关管的导通和关断进行控制，从而将直流电转换为交流电。
应理解地，直流输入端可以连接任意一种类型的能量储存装置，该能量储存装置能够储存和释放能量，例如燃料电池、蓄电池或光伏组件，本申请实施例对此不作限制。
应理解地，多电平逆变器的输出端口和交流电单元之间也可以连接有其他系统(图中未画出)。交流电单元可以是交流电负载或者电网，也可以是其他需要使用交流电的装置。
应理解地，逆变器的结构如前面实施例中所述，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
应理解地，不同实施例可以独立使用，或者基于某些内在或外在联系结合使用，实施例中不同的实现方式可以独立或结合使用。
应理解地，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的部分可以是或者也可以不是物理上分开的，作为部分显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个部分上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多电平逆变器，其特征在于，包括：
第一转换单元，用于将直流电DC转换为交流电AC；
第一输入单元，包括N个第一电压输入模块，N为大于或等于2的整数，所述N个第一电压输入模块与N个直流输入端一一对应，每个第一电压输入模块包括第一端口和第二端口，且每个第一电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第一电压输入模块的开关管的一端与第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第一电压输入模块的开关管的另一端与所述第一端口连接，第n个第一电压输入模块的二极管的一端与第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，所述第n个第一电压输入模块的二极管的一端还与所述第二端口连接，第n个第一电压输入模块的二极管的另一端与所述第一端口连接，所述N个第一电压输入模块通过所述第一端口和所述第二端口串联连接，且串联连接的所述N个第一电压输入模块中最前端的第一电压模块的第一端口与所述第一转换单元的一个输入端连接，所述N个第一电压输入模块中最末端的第一电压输入模块的第二端口与所述第一转换单元的另一个输入端连接，第n个第一电压输入模块的开关管用于控制第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入所述第一转换单元，n∈[1，N]。
2.根据权利要求1所述的多电平逆变器，其特征在于，所述N个第一电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)。
3.根据权利要求1或2所述的多电平逆变器，其特征在于，当所述多电平逆变器用于单相逆变输出时，所述多电平逆变器还包括：第一相线和第二相线，所述第一相线和所述第二相线用于输出单相AC，
所述第一相线和所述第二相线与所述第一转换单元连接。
4.根据权利要求1或2所述的多电平逆变器，其特征在于，当所述多电平逆变器用于三相逆变输出时，所述多电平逆变器还包括：
第二输入单元、第三输入单元、第二转换单元、第三转换单元、第三相线、第四相线和第五相线，其中
所述第二输入单元，包括N个第二电压输入模块，N为大于或等于2的整数，所述N个第二电压输入模块与所述N个直流输入端一一对应，每个第二电压输入模块包括第三端口和第四端口，且每个第二电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第二电压输入模块的开关管的一端与第n个第二电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第二电压输入模块的开关管的另一端与所述第三端口连接，第n个第二电压输入模块的二极管的一端与第n个第二电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，所述第n个第二电压输入模块的二极管的一端还与所述第四端口连接，第n个第二电压输入模块的二极管的另一端与所述第三端口连接，所述N个第二电压输入模块通过所述第三端口和所述第四端口串联连接，且串联连接的所述N个第二电压输入模块中最前端的第二电压模块的第三端口与所述第二转换单元的一个输入端连接，所述N个第二电压输入模块中最末端的第二电压输入模块的第四端口与所述第二转换单元的另一个输入端连接，第n个第二电压输入模块的开关管用于控制第n个第二电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入所述第二转换单元，n∈[1，N]；
所述第三输入单元，包括N个第三电压输入模块，N为大于或等于2的整数，所述N个第三电压输入模块与所述N个直流输入端一一对应，每个第三电压输入模块包括第五端口和第六端口，且每个第三电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第三电压输入模块的开关管的一端与第n个第三电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第三电压输入模块的开关管的另一端与所述第五端口连接，第n个第三电压输入模块的二极管的一端与第n个第三电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，所述第n个第三电压输入模块的二极管的一端还与所述第六端口连接，第n个第三电压输入模块的二极管的另一端与所述第五端口连接，所述N个第三电压输入模块通过所述第五端口和所述第六端口串联连接，且串联连接的所述N个第三电压输入模块中最前端的第三电压模块的第五端口与所述第三转换单元的一个输入端连接，所述N个第三电压输入模块中最末端的第三电压输入模块的第六端口与所述第三转换单元的另一个输入端连接，第n个第三电压输入模块的开关管用于控制第n个第三电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入所述第三转换单元，n∈[1，N]；
所述第二转换单元与所述第三转换单元连接；
所述第三相线与所述第一转换单元连接，所述第四相线与所述第二转换单元连接，所述第五相线与所述第三转换单元连接，所述第三相线、所述第四相线和所述第五相线用于输出三相AC。
5.根据权利要求4所述的多电平逆变器，其特征在于，所述N个第二电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)，
所述N个第三电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例为20:21:22:23：……2(N -2):2(N-1)。
6.一种光伏储能系统，其特征在于，所述系统包括：
储能单元，用于存储直流电DC，包括多个输出端；
多电平逆变器，包括第一转换单元，用于将直流电DC转换为交流电AC；第一输入单元，包括N个第一电压输入模块，N为大于或等于2的整数，所述N个第一电压输入模块与N个直流输入端一一对应，每个第一电压输入模块包括第一端口和第二端口，且每个第一电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第一电压输入模块的开关管的一端与第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第一电压输入模块的开关管的另一端与所述第一端口连接，第n个第一电压输入模块的二极管的一端与第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，所述第n个第一电压输入模块的二极管的一端还与所述第二端口连接，第n个第一电压输入模块的二极管的另一端与所述第一端口连接，所述N个第一电压输入模块通过所述第一端口和所述第二端口串联连接，且串联连接的所述N个第一电压输入模块中最前端的第一电压模块的第一端口与所述第一转换单元的一个输入端连接，所述N个第一电压输入模块中最末端的第一电压输入模块的第二端口与所述第一转换单元的另一个输入端连接，第n个第一电压输入模块的开关管用于控制第n个第一电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入所述转换单元，n∈[1，N]，所述N个直流输入端与所述储能单元的一个或多个输出端连接。
7.根据权利要求6所述的光伏储能系统，其特征在于，所述多电平逆变器中的N个第一电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)。
8.根据权利要求6或7所述的光伏储能系统，其特征在于，所述多电平逆变器还包括：第一相线和第二相线，
所述第一相线和所述第二相线与所述第一转换单元连接，所述第一相线和所述第二相线还与交流电单元的输入端连接，所述第一相线和所述第二相线用于将逆变处理后的单相AC输入到所述交流电单元。
9.根据权利要求6或7所述的光伏储能系统，其特征在于，所述多电平逆变器还包括：
第二输入单元、第三输入单元、第二转换单元、第三转换单元、第三相线、第四相线和第五相线，其中
所述第二转换单元和所述第三转换用于将DC转换为AC，所述第二转换单元与所述第三转换单元连接，
所述第二输入单元，包括N个第二电压输入模块，N为大于或等于2的整数，所述N个第二电压输入模块与所述N个直流输入端一一对应，每个第二电压输入模块包括第三端口和第四端口，且每个第二电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第二电压输入模块的开关管的一端与第n个第二电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第二电压输入模块的开关管的另一端与所述第三端口连接，第n个第二电压输入模块的二极管的一端与第n个第二电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，所述第n个第二电压输入模块的二极管的一端还与所述第四端口连接，第n个第二电压输入模块的二极管的另一端与所述第三端口连接，所述N个第二电压输入模块通过所述第三端口和所述第四端口串联连接，且串联连接的所述N个第二电压输入模块中最前端的第二电压模块的第三端口与所述第二转换单元的一个输入端连接，所述N个第二电压输入模块中最末端的第二电压输入模块的第四端口与所述第二转换单元的另一个输入端连接，第n个第二电压输入模块的开关管用于控制第n个第二电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入所述转换单元，n∈[1，N]；
所述第三输入单元，包括N个第三电压输入模块，N为大于或等于2的整数，所述N个第三电压输入模块与所述N个直流输入端一一对应，每个第三电压输入模块包括第五端口和第六端口，且每个第三电压输入模块包括开关管和二极管，其中，第n个第三电压输入模块的开关管的一端与第n个第三电压输入模块对应的直流输入端的正极连接，第n个第三电压输入模块的开关管的另一端与所述第五端口连接，第n个第三电压输入模块的二极管的一端与第n个第三电压输入模块对应的直流输入端的负极连接，所述第n个第三电压输入模块的二极管的一端还与所述第六端口连接，第n个第三电压输入模块的二极管的另一端与所述第五端口连接，所述N个第三电压输入模块通过所述第五端口和所述第六端口串联连接，且串联连接的所述N个第三电压输入模块中最前端的第三电压模块的第五端口与所述第三转换单元的一个输入端连接，所述N个第三电压输入模块中最末端的第三电压输入模块的第六端口与所述第三转换单元的另一个输入端连接，第n个第三电压输入模块的开关管用于控制第n个第三电压输入模块对应的直流输入端的电流是否进入所述转换单元，n∈[1，N]；
所述第三相线与所述第一转换单元连接，所述第四相线与所述第二转换单元连接，所述第五相线与所述第三转换单元连接，所述第三相线、所述第四相线和所述第五相线还与交流电单元的输入端连接，所述第三相线、所述第四相线和所述第五相线用于将逆变处理后的三相AC输入到所述交流电单元。
10.根据权利要求9所述的光伏储能系统，其特征在于，所述多电平逆变器中的N个第二电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)，
所述多电平逆变器中的N个第三电压输入模块对应的二极管最大截止电压的比例为20:21:22:23：……2(N-2):2(N-1)。
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