[发明专利]单相五电平有源嵌位变换器单元及变换器

权利要求书

1.一种单相五电平有源嵌位变换器单元，其特征在于，具有三个输入端和一个输出端，还包括：悬浮电容和拓扑控制部分；所述拓扑控制部分连接所述悬浮电容和所述单相五电平有源嵌位变换器单元的三个输入端和一个输出端，并连接若干控制端，适于在控制端接入的控制信号的控制下，提供至少八种工作模态；对于所述单相五电平有源嵌位变换器单元的三个输入端和一个输出端：

模态一、仅将所述单相五电平有源嵌位变换器单元的第一输入端和输出端在不经过所述悬浮电容的情况下双向导通；

模态二、仅将所述单相五电平有源嵌位变换器单元的第一输入端和输出端经由所述悬浮电容双向导通；

模态三、仅将所述单相五电平有源嵌位变换器单元的第三输入端和输出端经由所述悬浮电容双向导通；或者，仅将所述单相五电平有源嵌位变换器单元的第三输入端经由所述悬浮电容单向导通到输出端；

模态四、仅将所述单相五电平有源嵌位变换器单元的第三输入端和输出端在不经过所述悬浮电容的情况下双向导通；或者，仅将所述单相五电平有源嵌位变换器单元的第三输入端在不经过所述悬浮电容的情况下单向导通到输出端；

模态五、仅将所述单相五电平有源嵌位变换器单元的输出端在不经过所述悬浮电容的情况下单向导通到第三输入端；或者，仅将所述单相五电平有源嵌位变换器单元的输出端在不经过所述悬浮电容的情况下双向导通到第三输入端；

模态六、仅将所述单相五电平有源嵌位变换器单元的输出端经由所述悬浮电容的情况下单向导通到第三输入端；或者，仅将所述单相五电平有源嵌位变换器单元的输出端经由所述悬浮电容的情况下双向导通到第三输入端；

模态七、仅将所述单相五电平有源嵌位变换器单元的第二输入端和输出端经由所述悬浮电容双向导通；

模态八、仅将所述单相五电平有源嵌位变换器单元的第二输入端和输出端在不经过所述悬浮电容的情况下双向导通；

所述拓扑控制部分包括：四个双向开关和第一控制单元；

所述第一控制单元包括第一全控型开关、第二全控型开关、第一二极管和第二二极管；其中，第一全控型开关的第一端连接悬浮电容正极，第一全控型开关的第二端连接第一二极管的正极；第二全控型开关的第一端连接第二二极管负极，第二全控型开关的第二端连接悬浮电容的负极；第一二极管负极同时连接第二二极管正极和第三输入端。

2.根据权利要求1所述的单相五电平有源嵌位变换器单元，其特征在于，

第一双向开关的第一端连接第一输入端，第一双向开关的第二端同时连接第二双向开关的第一端和悬浮电容的正极；第二双向开关的第二端连接第三双向开关的第一端；第三双向开关的第二端同时连接第四双向开关的第一端和悬浮电容的负极；第四双向开关的第二端连接第二输入端；第二双向开关的第二端和第三双向开关的第一端同时连接所述单相五电平有源嵌位变换器单元的输出端；

所述第一控制单元连接所述悬浮电容的正负极以及所述单相五电平有源嵌位变换器单元的第三输入端，并连接若干控制端；适于在控制端接入的控制信号的控制下，提供至少三种工作模态：

模态一、断开所述悬浮电容的正极与所述单相五电平有源嵌位变换器单元的第三输入端的连接以及悬浮电容的负极与所述单相五电平有源嵌位变换器单元的第三输入端的连接；

模态二、将所述单相五电平有源嵌位变换器单元的第三输入端导通到所述悬浮电容的负极；并断开所述悬浮电容的正极与所述单相五电平有源嵌位变换器单元的第三输入端的连接；

模态三、将所述悬浮电容的正极导通到所述单相五电平有源嵌位变换器单元的第三输入端，并断开所述单相五电平有源嵌位变换器单元的第三输入端与所述悬浮电容的负极的连接。

3.根据权利要求2所述的单相五电平有源嵌位变换器单元，其特征在于，所述第一控制单元进一步包括一个开关单元；所述开关单元连接在第一二极管正极和第二二极管负极之间；第一全控型开关和第二全控型开关均被双向开关代替。

4.根据权利要求3所述的单相五电平有源嵌位变换器单元，其特征在于，所述开关单元包括一个全控型开关；所述全控型开关的第一端连接第二二极管负极，第二端连接第一二极管正极。

5.根据权利要求4所述的单相五电平有源嵌位变换器单元，其特征在于，所述全控型开关为IGBT。