1.一种基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路,其特征在于,包括直流电源、由依次相连的第一分压电容C1及第二分压电容C2组成的分压电容支路、首尾依次连接的第一二极管D1及第二二极管D2、开关电容模块、由若干个全控开关管构成的半桥逆变模块及第一输出端uo+;所述分压电容支路、半桥逆变模块均并联在直流电源的两端;所述开关电容模块的a端、第一二极管D1与第二二极管D2的连接点a1、第一分压电容C1与第二分压电容C2的连接点a2依次连接,第一分压电容C1与第二分压电容C2的连接点a2为中性点,开关电容模块的b端与第一二极管D1的阴极端连接于半桥逆变模块的第一开断点c,开关电容模块的d端与第二二极管D2的阳极端连接于半桥逆变模块的第二开断点e,半桥逆变模块的第三开断点f连接多电平逆变电路的第一输出端uo+。
2.根据权利要求1所述的基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路,其特征在于,所述开关电容模块包括:双向开关管S5、第一开关电容C3及第二开关电容C4,所述双向开关管S5的一端、第一开关电容C3的一端及第二开关电容C4的一端连接于h点,双向开关管S5的另一端作为开关电容模块的a端与连接点a1相连,第一开关电容C3的另一端作为开关电容模块的b端与第一二极管D1的阴极端连接于半桥逆变模块的第一开断点c,第二开关电容C4的另一端作为开关电容模块的d端与第二二极管D2的阳极端连接于半桥逆变模块的第二开断点e,所述双向开关管S5由两个反向串联的IGBT或MOSFET构成。
3.根据权利要求2所述的基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路,其特征在于,所述半桥逆变模块包括:第一全控开关S1、第二全控开关S2、第三全控开关S3及第四全控开关S4,第一全控开关S1、第二全控开关S2、第三全控开关S3及第四全控开关S4构成第一半桥逆变模块,并联于直流电源的两端,第一全控开关S1的第一端与第三全控开关S3的第二端连接于第一半桥逆变模块的第一开断点c,第三全控开关S3的第一端与第四全控开关S4的第二端连接于第一半桥逆变模块的第三开断点f,第四全控开关S4的第一端与第二全控开关S2的第二端连接于第一半桥逆变模块的第二开断点e。
4.根据权利要求3所述的基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路,其特征在于,中性点a2接地。
5.根据权利要求4所述的基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路,其特征在于,第三全控开关S3和第四全控开关S4互补导通,同一时刻,第一全控开关S1、第二全控开关S2和双向开关管S5中有且仅有一个导通,多电平逆变电路能输出0、+E、-E、+2E或-2E五种电平状态中的任意一种,其中E表示电动势量级,直流电源电压为4E。
6.根据权利要求3所述的基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路,其特征在于,多电平逆变电路还包括第二输出端uo-;所述半桥逆变模块还包括:第五全控开关S6及第六全控开关S7,第五全控开关S6及第六全控开关S7构成第二半桥模块,并联于直流电源的两端,第五全控开关S6的第一端与第六全控开关S7的第二端连接于第二半桥模块的第四开断点g,第二半桥模块的第四开断点g连接多电平逆变电路的第二输出端uo-。
7.根据权利要求6所述的基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路,其特征在于,第三全控开关S3和第四全控开关S4互补导通,第五全控开关S6及第六全控开关S7也互补导通,同一时刻,第一全控开关S1、第二全控开关S2和双向开关S5中有且仅有一个导通,多电平逆变电路输出的电平状态满足:[uo]=[uo+]-[uo-]
其中,[uo+]表示第一输出端uo+输出的电平状态,[uo-]表示第二输出端uo-输出的电平状态,[uo]表示多电平逆变电路输出的电平状态。
8.根据权利要求7所述的基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路,其特征在于,多电平逆变电路能输出0、+E、-E、+2E、-2E、+3E、-3E、+4E或-4E九种电平状态中的任意一种,其中E表示电动势量级,直流电源电压为4E。
9.根据权利要求3~8任意一项所述的基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路,其特征在于,当第一全控开关S1导通、第二全控开关S2及双向开关管S5关断时,第一分压电容C1通过第二二极管D2为第一开关电容C3及第二开关电容C4充电;当第一全控开关S1及双向开关管S5关断、第二全控开关S2导通时,第二分压电容C2通过第一二极管D1为第一开关电容C3及第二开关电容C4充电。
10.一种基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变系统,其特征在于,所述多电平逆变系统由三个权利要求5所述的基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路并联组成,三个基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路的第一全控开关S1的第二端均连接于M点,三个基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路的中性点a2均连接于J点,三个基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路的第二全控开关S2的第一端均连接于K点,多电平逆变系统还包括A相输出端ua、B相输出端ub及C相输出端uc,A相输出端ua、B相输出端ub及C相输出端uc中的每一相均能输出0、+E、-E、+2E或-2E五种电平状态中的任意一种。