CN117294159A - 宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器及其调制方法 - Google Patents

宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器及其调制方法 Download PDF

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汪慧茹
高庆林
霍亮
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Abstract

本发明公开宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器及其调制方法，属于电力电子变换器领域；并网逆变器中，开关管T1和T5的A端连接二极管D1的阴极、电容C1的正极，开关管T1和T2的B端连接T3和T10的A端且接于节点a；开关管T2和T8的A端连接二极管D2的阴极；开关管T3和T4的B端连接电容C3的负极；开关管T4的A端和T6、T7、T9的B端连接输入侧的负极、二极管D3的阴极且接于节点b；开关管T8的B端和T9的A端连接电容C3的正极；开关管T10的B端连接电容C2的负极、二极管D3的阳极；开关管T5的B端和T6的A端连接电容C2的正极；输入侧的正极连接电容C1的负极、二极管D2的阳极和电感Lb的一端；开关管T7的A端连接二极管D1的阳极和电感Lb的另一端。

Description

宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器及其调制方法
技术领域
本发明属于电力电子变换器领域，具体涉及宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器及其调制方法。
背景技术
随着现在科技的不断发展，近年来，多电平输出已成为中、高压大功率变频领域中常用的技术之一。其中，多电平逆变器能够通过阶梯状的输出电压来减少电压变化率，并且随着输出电平数的增加，谐波也会减小。为了满足宽电压范围要求，追求高可靠性、高功率密度、高效率和高质量波形输出，所以目前的逆变器多采用多电平逆变器。
文献“Barzegarkhoo R,Farhangi M,Lee S S,et al.A novel ative nutralpint-camped fve-lvel iverter wth sngle-sage itegrated dnamic vltage bostingfature.IEEE Transactions on Power Electronics,2023.”提出了一种单级基于中性点箝位的五电平(5L)升压集成逆变器，该逆变器能够在直流链路电压较低且变化较大的情况下正常工作。但该结构并不共地，并从其实验波形看出，会有漏电流产生。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器及其调制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器，包括：十个开关管T1-T10、三个二极管D1-D3、升压电感Lb以及三个直流电容C1-C3；且并网逆变器的交流输出端有a、b两个节点；
开关管T1的A端分别连接二极管D1的阴极、直流电容C1的正极、开关管T5的A端；开关管T1的B端分别连接开关管T2的B端、开关管T3的A端、开关管T10的A端且接于节点a；
开关管T2的A端分别连接开关管T8的A端、二极管D2的阴极；
开关管T3的B端分别连接开关管T4的B端、直流电容C3的负极；
开关管T4的A端分别连接开关管T6的B端、开关管T7的B端、开关管T9的B端、二极管D3的阴极、输入侧的一端且接于节点b；
开关管T5的B端分别连接开关管T6的A端、直流电容C2的正极；
开关管T7的A端分别连接升压电感Lb的一端、二极管D1的阳极；
开关管T8的B端分别连接开关管T9的A端、直流电容C3的正极；
开关管T10的B端分别连接直流电容C2的负极、二极管D3的阳极。
进一步地，开关管T1-T8均为IGBT/Diode；开关管T9和T10为IGBT；开关管T1-T8的A端为IGBT/Diode的集电极；开关管T1-T8的B端为IGBT/Diode的发射极；开关管T9和T10的A端为IGBT的集电极；开关管T9和T10的B端为IGBT的发射极。
进一步地，IGBT/Diode为带有寄生体二极管的绝缘栅双极型晶体管；IGBT为不带有寄生体二极管的绝缘栅双极型晶体管，即逆阻型IGBT。
进一步地，所述并网逆变器的输入侧与直流电源的正负极连接；并网逆变器的输出侧与滤波器的输入侧连接，滤波器的输出侧与负载或电网连接。
进一步地，所述并网逆变器包含H1-H10十种模态；
H1模态：开关管T2通，其余开关管均截止，二极管D2导通；进网电流均由输入侧直流电源Uin流向电网ug；
H2模态：开关管T4开通，其余开关管均截止；进网电流通过开关管T3的反并联二极管D03、开关管T4续流；
H3模态：开关管T4开通，其余开关管均截止，二极管D1导通；进网电流通过开关管T3的反并联二极管D03、开关管T4续流；
H4模态：开关管T4和开关管T7开通，其余开关管均截止；进网电流通过开关管T3的反并联二极管D03、开关管T4续流；
H5模态：开关管T1和开关管T7开通，其余开关管均截止；进网电流由输入侧直流电源Uin与直流电容C1流向电网ug；
H6模态：开关管T3和开关管T9开通，其余开关管均截止；进网电流均由直流电容C3流向电网ug；
H7模态：开关管T3和开关管T8开通，其余开关管均截止，二极管D2导通；进网电流通过开关管T3和开关管T4的反并联二极管D04续流；
H8模态：开关管T3和开关管T5开通，其余开关管均截止，二极管D1导通；进网电流通过开关管T3和开关管T4的反并联二极管D04续流；
H9模态：开关管T3、开关管T5和开关管T7开通，其余开关管均截止，二极管D3导通；进网电流通过开关管T3和开关管T4的反并联二极管D04续流；
H10模态：开关管T6、开关管T7和开关管T10开通，其余开关管均截止；进网电流均由直流电容C2流向电网ug。
进一步地，当电网电压正半周，电网ug的电压幅值低于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路在H1模态和H2模态之间切换；当电网ug的电压幅值高于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路以H3-H4-H5-H4-H3模态顺序循环切换；
当电网电压负半周，电网ug的电压幅值低于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路在H6模态和H7模态之间切换；当电网ug的电压幅值高于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路以H8-H9-H10-H9-H8模态顺序循环切换。
进一步地，滤波器包括滤波电感Lf；滤波电感Lf一端与节点a连接，滤波电感Lf另一端与负载或电网一端连接，负载或电网另一端连接于节点b；负载或电网一端和节点b形成滤波器的输出侧。
进一步地，所述滤波器包括滤波电感Lf0和滤波电容Cf；滤波电感Lf0一端与节点a连接，滤波电感Lf0另一端与滤波电容Cf一端、负载或电网一端连接；滤波电容Cf另一端与负载或电网另一端连接，同时接于节点b；滤波电容Cf一端与节点b形成滤波器I的输出侧。
进一步地，所述滤波器包括滤波电感Lf01、Lf02和滤波电容Cf0；滤波电感Lf01一端接于节点a，滤波电感Lf01另一端连接滤波电容Cf0一端、滤波电感Lf02；滤波电感Lf02另一端与负载或电网一端连接；滤波电容Cf0另一端与负载或电网另一端连接，同时接于节点b；滤波电感Lf02另一端与节点b形成滤波器的输出侧。
当电网电压正半周，电网ug的电压幅值低于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路在H1模态和H2模态之间切换；当电网ug的电压幅值高于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路以H3-H4-H5-H4-H3模态顺序循环切换；
当电网电压负半周，电网ug的电压幅值低于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路在H6模态和H7模态之间切换；当电网ug的电压幅值高于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路以H8-H9-H10-H9-H8模态顺序循环切换。
本发明的有益效果：
发明提供的宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器的直流输入端采用光伏电池板，其负端和电网中性点直接相连，可以实现无漏电流。
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，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是本发明并网逆变器构示意图；
图2是并网逆变器电路结构示意图；
图3是图2的第一个优选实施方式；
图4是图2的第二个的优选实施方式；
图5是图2的第三个的优选实施方式；
图6是本发明叠加型多载波调制策略；
图7是本发明的十种工作模态图；
图8是本发明逆变电路桥臂电压与负载输出电压电流波形。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器，包括十个开关管T1-T10，三个二极管D1-D3，升压电感Lb，三个直流电容C1-C3；且并网逆变器的交流输出端有a、b两个节点；
其中，开关管T1的A端分别连接二极管D1的阴极、直流电容C1的正极、开关管T5的A端；开关管T1的B端分别连接开关管T2的B端、开关管T3的A端、开关管T10的A端且接于逆变器交流输出端节点a；
开关管T2的A端分别连接开关管T8的A端、二极管D2的阴极；
开关管T3的B端分别连接开关管T4的B端、直流电容C3的负极；
开关管T4的A端分别连接开关管T6的B端、开关管T7的B端、开关管T9的B端、二极管D3的阴极、输入侧的一端且接于输出节点b；
开关管T5的B端分别连接开关管T6的A端、直流电容C2的正极；
开关管T7的A端分别连接升压电感Lb的一端、二极管D1的阳极；
开关管T8的B端分别连接开关管T9的A端、直流电容C3的A端；
开关管T10的B端分别连接直流电容C2的负极、二极管D3的阳极。
如图2所示，并网逆变器的输入侧与直流电源的正负极连接；并网逆变器的输出侧与滤波器的输入侧连接，滤波器的输出侧与负载或电网连接；
本发明提供三种滤波器的结构，分别为：滤波器I、滤波器II和滤波器III，分别如图3-5所示：
如图3所示，滤波器I包括滤波电感Lf；滤波电感Lf一端与输出节点a连接，滤波电感Lf另一端与负载或电网一端连接，负载或电网另一端连接于输出节点b；负载或电网一端和输出节点b形成滤波器I的输出侧。
如图4所示，滤波器II包括滤波电感Lf0和滤波电容Cf；滤波电感Lf0一端与输出节点a连接，滤波电感Lf0另一端与滤波电容Cf一端、负载或电网一端连接；滤波电容Cf另一端与负载或电网另一端连接，同时接于输出节点b；滤波电容Cf一端与输出节点b形成滤波器I的输出侧。
如图5所示，滤波器III包括滤波电感Lf01、Lf02和滤波电容Cf0；滤波电感Lf01一端接于输出节点a，滤波电感Lf01另一端连接滤波电容Cf0一端、滤波电感Lf02；滤波电感Lf02另一端与负载或电网一端连接；滤波电容Cf0另一端与负载或电网另一端连接，同时接于输出节点b；滤波电感Lf02另一端与输出节点b形成滤波器III的输出侧。
本发明的并网逆变器工作在正半周期时，存在零电平输出、一电平输出和二电平输出这三个能量传递模态切换工作。
如图6所示，为并网逆变器的叠加型多载波调制策略。
其中，开关管T1-T8均为IGBT/Diode；开关管T9和T10为IGBT；开关管T1-T8的A端为IGBT/Diode的集电极；开关管T1-T8的B端为IGBT/Diode的发射极；开关管T9和T10的A端为IGBT的集电极；开关管T9和T10的B端为IGBT的发射极。
IGBT/Diode为带有寄生体二极管的绝缘栅双极型晶体管；IGBT为不带有寄生体二极管的绝缘栅双极型晶体管，即逆阻型IGBT。
可以理解的是以上开关管也可以选择其他类型的开关管。例如开关管T1-T10均可为MOSFET，但开关管T9和T10所在支路需要串联一个二极管，其中二极管方向与MOSFET寄生二极管方向相反。
MOSFET为带有寄生体二极管的金属-氧化物半导体场效应晶体管。
本发明提供的逆变器包含十种工作模态，依次如图7中的(a)-(j)所示，分别对应H1-H10模态；下面以图5提供的并网逆变电路，来分别阐述H1-H10模态；
H1模态：如图7中的(a)所示，开关管T2开通，其余开关管均截止，二极管D2导通；进网电流均由输入侧直流电源Uin流向电网ug；电流路径为：
T2-F-ug-Uin-D2-T2，其中F为滤波器III。
H2模态：如图7中的(b)所示，开关管T4开通，其余开关管均截止；进网电流通过开关管T3的反并联二极管D03、开关管T4续流；电流路径为：
T4-D3-F-ug-T4。
H3模态：如图7中的(c)所示，开关管T4开通，其余开关管均截止，二极管D1导通；进网电流通过开关管T3的反并联二极管D03、开关管T4续流；包含两条电流路径，分别为：D1-C1-Lb-D1、T4-D3-F-ug-T4。
H4模态：如图7中的(d)所示，开关管T4和开关管T7开通，其余开关管均截止；进网电流通过开关管T3的反并联二极管D03、开关管T4续流；包含两条电流路径，分别为：T7-Uin-Lb-T7、T4-D3-F-ug-T4。
H5模态：如图7中的(e)所示，开关管T1和开关管T7开通，其余开关管均截止；进网电流由输入侧直流电源Uin与直流电容C1流向电网ug；包含两条电流路径，分别为：T7-Uin-Lb-T7、T1-F-ug-Uin-C1-T1。
H6模态：如图7中的(f)所示，开关管T3和开关管T9开通，其余开关管均截止；进网电流均由直流电容C3流向电网ug；电流路径为：T9-F-ug-T3-C3-T9。
H7模态：如图7中的(g)所示，开关管T3和开关管T8开通，其余开关管均截止，二极管D2导通；进网电流通过开关管T3和开关管T4的反并联二极管D04续流；包含两条电流路径，分别为：T8-C3-D04-Uin-D2-T8、T3-D04-F-ug-T3。
H8模态：如图7中的(h)所示，开关管T3和开关管T5开通，其余开关管均截止，二极管D1导通；进网电流通过开关管T3和开关管T4的反并联二极管D04续流；包含三条电流路径，分别为：D1-C1-Lb-D1、T5-C2-D3-Uin-Lb-D1-T5、T3-D04-F-ug-T3。
H9模态：如图7中的(i)所示，开关管T3、开关管T5和开关管T7开通，其余开关管均截止，二极管D3导通；进网电流通过开关管T3和开关管T4的反并联二极管D04续流；包含三条电流路径，分别为：T7-Uin-Lb-T7、T5-C2-D3-Uin-C1-T5、T3-D4-F-ug-T3。
H10模态：如图7中的(j)所示，开关管T6、开关管T7和开关管T10开通，其余开关管均截止；进网电流均由直流电容C2流向电网ug；包含两条电流路径，分别为：T7-Uin-Lb-T7、T6-F-ug-T10-C2-T6。
电网电压正半周，电网ug的电压幅值低于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路在H1模态和H2模态之间切换；当电网ug的电压幅值高于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路以H3-H4-H5-H4-H3模态顺序循环切换；
当电网电压负半周，电网ug的电压幅值低于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路在H6模态和H7模态之间切换；当电网ug的电压幅值高于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路以H8-H9-H10-H9-H8模态顺序循环切换。
如图6所示，当Uin>ug>0，第二三角载波e2与电网电压ug比较，生成区间1和3的开关状态([+1]、[0|+1])。在此区间，当ug>e2时，S2开关管导通，产生+1电平；当ug<e2时，S4开关管导通，产生0电平。
当ug>Uin>0，第一三角载波e1与电网电压ug比较，生成区间2的开关状态([+2]、[0|+2])。在此区间，当ug>e1时，S1开关管导通，产生+2电平；当ug<e1时，S4开关管导通，产生0电平。
当Uin>-ug>0，第三三角载波e3与电网电压ug比较，生成区间4和6的开关状态([-1]、[0|-1])。在此区间，当ug<e3时，S3和S9开关管导通，产生-1电平；当ug>e3时，S3和S8开关管导通，产生0电平。
当-ug>Uin>0，第四三角载波e4与电网电压ug比较，生成区间5的开关状态([-2]、[0|-2])。在此区间，当ug<e4时，S6和S10开关管导通，产生-2电平；当ug>e4时，S3和S5开关管导通，产生0电平。
上述调制方法，在逆变器正负半周升压期间，即区间2和5时间段，由于Uin<|ug|，光伏电池板不足以为输出侧提供能量时，逆变器实现升压功能，提高了系统效率。
图6中的uab是并网逆变器输出节点a和输出节点b之间的电压；图6中上端的波形包括一个正弦波ug和四个三角波(分别是第一三角波e1、第二三角波e2、第三三角波e3和第四三角波e4)，这个正弦波与四个三角波进行比较产生T1-T10的驱动信号。
所述第一、二、三和四三角波具有相同的频率，但幅值各不相同，第一三角波e1的幅值为输入侧直流电压与直流电容C1电压值的和(Uin+UC1)；第二三角波e2的幅值为输入侧直流电压(Uin)；第三三角波e3的幅值为直流电容C3的负电压值(-UC3)；第四三角波e4的幅值为直流电容C2的负电压值(-UC2)。
需要说明的是，第一三角波e1的波谷等于第二三角波e2的波谷；第四三角波e4的波谷等于第三三角波e3的波谷；
开关管T1的开关，根据正弦波和第一三角波e1在区间2的比较结果进行控制，当正弦波大于第一三角波e1时开关管T1导通，反之截止；
开关管T2的开关，根据正弦波和第二三角波e2在区间1、3的比较结果进行控制，当正弦波大于第二三角波e2时开关管导通，反之截止；
开关管T3的开关，根据正弦波分别和直流电容C3的负电压值、第四三角波e4的比较结果进行控制，当正弦波在区间4和6大于直流电容C3的负电压值、在区间5大于第四三角波e4时开关管T3导通，反之截止；
开关管T4的开关，根据正弦波分别和第一三角波e1、第二三角波e2的比较结果进行控制，当正弦波在区间1和3小于第二三角波e2、在区间2小于第一三角波e1时，开关管T4导通，反之截止；
开关管T5的开关，根据正弦波和第四三角波e4在区间5的比较结果进行控制，当正弦波大于第四三角波e4时，开关管T5导通，反之截止；
开关管T6与开关管T5在区间5互补导通；
开关管T7的开关，根据恒定参考值与第一三角波e1在区间2和5的比较结果进行控制，当恒定参考值大于第一三角波e1时，开关管T7导通，反之截止；
开关管T8的开关，根据正弦波和第三三角波e3在区间4和6的比较结果进行控制，当正弦波大于第三三角波e3时，开关管T8导通，反之截止；
开关管T9与开关管T8在区间4、6互补导通；
开关管T10与开关管T5在区间5互补导通；
电网电压正半周，电网ug的电压幅值低于输入侧直流电压Uin时，包含区间1和区间3两个时间段，电网ug的电压幅值高于输入侧直流电压Uin时，时间段为区间2；电网电压负半周，电网ug的电压绝对值低于输入侧直流电压Uin时，包含区间4和区间6两个时间段，电网ug的电压绝对值高于输入侧直流电压Uin时，时间段为区间5。
需要说明的是，本发明中均是以直流电源被逆变器逆变为交流电以后并网运行的过程，图中ug代表电网。可以理解的是，该逆变器也可以应用于离网运行的过程，图中ug的部分用负载代替便是离网运行的情况。
值得一提的是，本发明提供的宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器与飞电容逆变器FCMI、二极管钳位逆变器DCMI、级联H桥逆变器相比使用器件较少，造成的功耗较低，开关管采用分段控制，因此效率较高。
仿真实验
为验证上述实例的技术效果，在Matalab/simulink上搭建了此逆变器仿真模型，对各元器件进行了如表1所示的参数选型，进行了仿真。以下给出了该逆变器的仿真结果。
表1所提逆变器仿真参数
图8为逆变电路桥臂电压与负载输出电压电流波形，在输入电压Uin为100V的情况下，逆变电路输出五电平最高电压，即最大桥臂电压达到了400V，负载电压幅值为311V，展示了其升压能力。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器，其特征在于，包括十个开关管T1-T10、三个二极管D1-D3、升压电感Lb以及三个直流电容C1-C3；且并网逆变器的交流输出端有a、b两个节点；
开关管T1的A端分别连接二极管D1的阴极、直流电容C1的正极、开关管T5的A端；开关管T1的B端分别连接开关管T2的B端、开关管T3的A端、开关管T10的A端且接于节点a；
开关管T2的A端分别连接开关管T8的A端、二极管D2的阴极；
开关管T3的B端分别连接开关管T4的B端、直流电容C3的负极；
开关管T4的A端分别连接开关管T6的B端、开关管T7的B端、开关管T9的B端、二极管D3的阴极、输入侧的一端且接于节点b；
开关管T5的B端分别连接开关管T6的A端、直流电容C2的正极；
开关管T7的A端分别连接升压电感Lb的一端、二极管D1的阳极；
开关管T8的B端分别连接开关管T9的A端、直流电容C3的正极；
开关管T10的B端分别连接直流电容C2的负极、二极管D3的阳极。
2.根据权利要求1所述的宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器，其特征在于，开关管T1-T8均为IGBT/Diode；开关管T9和T10为IGBT；开关管T1-T8的A端为IGBT/Diode的集电极；开关管T1-T8的B端为IGBT/Diode的发射极；开关管T9和T10的A端为IGBT的集电极；开关管T9和T10的B端为IGBT的发射极。
3.根据权利要求2所述的宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器，其特征在于，IGBT/Diode为带有寄生体二极管的绝缘栅双极型晶体管；IGBT为不带有寄生体二极管的绝缘栅双极型晶体管，即逆阻型IGBT。
4.根据权利要求1所述的宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器，其特征在于，所述并网逆变器的输入侧与直流电源的正负极连接；并网逆变器的输出侧与滤波器的输入侧连接，滤波器的输出侧与负载或电网连接。
5.根据权利要求4所述的宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器，其特征在于，所述并网逆变器包含H1-H10十种模态；
H1模态：开关管T2通，其余开关管均截止，二极管D2导通；进网电流均由输入侧直流电源Uin流向电网ug；
H2模态：开关管T4开通，其余开关管均截止；进网电流通过开关管T3的反并联二极管D03、开关管T4续流；
H3模态：开关管T4开通，其余开关管均截止，二极管D1导通；进网电流通过开关管T3的反并联二极管D03、开关管T4续流；
H4模态：开关管T4和开关管T7开通，其余开关管均截止；进网电流通过开关管T3的反并联二极管D03、开关管T4续流；
H5模态：开关管T1和开关管T7开通，其余开关管均截止；进网电流由输入侧直流电源Uin与直流电容C1流向电网ug；
H6模态：开关管T3和开关管T9开通，其余开关管均截止；进网电流均由直流电容C3流向电网ug；
H7模态：开关管T3和开关管T8开通，其余开关管均截止，二极管D2导通；进网电流通过开关管T3和开关管T4的反并联二极管D04续流；
H8模态：开关管T3和开关管T5开通，其余开关管均截止，二极管D1导通；进网电流通过开关管T3和开关管T4的反并联二极管D04续流；
H9模态：开关管T3、开关管T5和开关管T7开通，其余开关管均截止，二极管D3导通；进网电流通过开关管T3和开关管T4的反并联二极管D04续流；
H10模态：开关管T6、开关管T7和开关管T10开通，其余开关管均截止；进网电流均由直流电容C2流向电网ug。
6.根据权利要求5所述的宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器，其特征在于，当电网电压正半周，电网ug的电压幅值低于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路在H1模态和H2模态之间切换；当电网ug的电压幅值高于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路以H3-H4-H5-H4-H3模态顺序循环切换；
当电网电压负半周，电网ug的电压幅值低于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路在H6模态和H7模态之间切换；当电网ug的电压幅值高于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路以H8-H9-H10-H9-H8模态顺序循环切换。
7.根据权利要求4所述的宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器，其特征在于，滤波器包括滤波电感Lf；滤波电感Lf一端与节点a连接，滤波电感Lf另一端与负载或电网一端连接，负载或电网另一端连接于节点b；负载或电网一端和节点b形成滤波器的输出侧。
8.根据权利要求4所述的宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器，其特征在于，所述滤波器包括滤波电感Lf0和滤波电容Cf；滤波电感Lf0一端与节点a连接，滤波电感Lf0另一端与滤波电容Cf一端、负载或电网一端连接；滤波电容Cf另一端与负载或电网另一端连接，同时接于节点b；滤波电容Cf一端与节点b形成滤波器I的输出侧。
9.根据权利要求4所述的宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器，其特征在于，所述滤波器包括滤波电感Lf01、Lf02和滤波电容Cf0；滤波电感Lf01一端接于节点a，滤波电感Lf01另一端连接滤波电容Cf0一端、滤波电感Lf02；滤波电感Lf02另一端与负载或电网一端连接；滤波电容Cf0另一端与负载或电网另一端连接，同时接于节点b；滤波电感Lf02另一端与节点b形成滤波器的输出侧。
10.权利要求5所述的宽电压输入共地型五电平非隔离并网逆变器的调制方法，其特征在于，调制方法为：当电网电压正半周，电网ug的电压幅值低于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路在H1模态和H2模态之间切换；当电网ug的电压幅值高于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路以H3-H4-H5-H4-H3模态顺序循环切换；
当电网电压负半周，电网ug的电压幅值低于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路在H6模态和H7模态之间切换；当电网ug的电压幅值高于输入侧直流电压Uin时，并网逆变电路以H8-H9-H10-H9-H8模态顺序循环切换。
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