具体技术细节
[0006] 本发明要解决的技术问题是如何以低成本低复杂性实现多电平逆变器的容错问题的解决，为克服以上现有技术的缺陷，本发明提供一种非对称级联多电平逆变器及其调制方法，包含一种非对称级联多电平逆变器和一种非对称级联多电平逆变器调制方法。
[0007] 本发明提供一种非对称级联多电平逆变器，所述多电平逆变器的逆变电路为三相逆变电路，所述三相逆变电路的每个单相电路均设有第一输出端和第二输出端，每个所述单相电路均包含非对称二极管中点钳位单相逆变电路、第一H桥逆变电路、和第二H桥逆变电路；
[0008] 所述第一输出端与所述非对称二极管中点钳位单相逆变电路中电桥端A电连接，所述非对称二极管中点钳位单相逆变电路中电桥端B与所述第一H桥逆变电路中电桥端C电连接，所述第一H桥逆变电路中电桥端D与所述第二H桥逆变电路中电桥端E电连接，所述第二H桥逆变电路中电桥端F与所述第二输出端电连接。
[0009] 本申请的一种非对称级联多电平逆变器，其逆变电路为三相逆变电路，而相应的每个单相电路均采用两个H桥逆变电路，H桥逆变电路又称惠斯电桥逆变电路或全桥逆变电路，其结构渐变，稳定性高，在此基础上还级联了非对称二极管中点钳位单相逆变电路，整体所用开关器件较少，系统硬件成本比较低。由于非对称二极管中点钳位单相逆变电路电路的复杂性小，结合两个H桥逆变电路，整体复杂性和成本降低。与此同时，由于第一输出端与非对称二极管中点钳位单相逆变电路中电桥端A电连接，非对称二极管中点钳位单相逆变电路中电桥端B与第一H桥逆变电路中电桥端C电连接，第一H桥逆变电路中电桥端D与第二H桥逆变电路中电桥端E电连接，第二H桥逆变电路中电桥端F与第二输出端电连接，进而形成了串联或级联电路结构，以使负载电连接非对称二极管中点钳位单相逆变电路中电桥端A和第二H桥逆变电路中电桥端F，整体输出电平数量并未下降，电流直交转换能力较强。
[0010] 本申请的一种非对称级联多电平逆变器，具有容错功能，在电路发生故障时仍然能够正常工作，具有一定的容错能力，在非对称二极管中点钳位单相逆变电路、第一H桥逆变电路、和第二H桥逆变电路的协调配合下，能够实现在容错运行期间输出和原来逆变器一样的电平和功率。
[0011] 在一种可能的实施方式中，所述非对称二极管中点钳位单相逆变电路包含电源E1、电源E2、二极管D1、二极管D2、开关器件Sa1、开关器件Sa2、开关器件Sa3、开关器件Sa4、开关器件Sa5和开关器件Sa6；
[0012] 所述电源E1的正极与所述开关器件Sa1的一引脚电连接，所述开关器件Sa1的另一引脚与所述二极管D1的负极电连接，所述二极管D1的负极还与所述开关器件Sa2的一引脚电连接，所述二极管D1的正极与所述二极管D2的负极电连接，所述二极管D2的负极还与所述电源E1的负极电连接，所述开关器件Sa2的另一引脚与所述电桥端A电连接，所述电桥端A与所述开关器件Sa3的一引脚电连接，所述开关器件Sa3的另一引脚与所述开关器件Sa4的一引脚电连接，所述开关器件Sa4的一引脚还与所述二极管D2的正极电连接，所述开关器件Sa4的另一引脚与所述电源E2的负极电连接，所述电源E2的正极与所述电源E1的负极电连接，所述开关器件Sa4的另一引脚还与所述开关器件Sa6的一引脚电连接，所述开关器件Sa6的另一引脚与所述电桥端B电连接，所述电桥端B与所述开关器件Sa5的一引脚电连接，所述开关器件Sa5的另一引脚与所述电源E1的正极电连接；
[0013] 与现有技术相比，采用上述连接形式的非对称二极管中点钳位单相逆变电路，当逆变器中的开关器件发生故障时，能够有效实现对开关器件的开通和关断逻辑进行重新整合，重构逆变器电路拓扑结构，让多电平逆变器在故障情况下仍然正常工作，从而提高级联多电平逆变器的可靠性；与此同时，采用了数量更少的额外器件，电路成本更低；实现简单，并且可以保障多电平逆变器在容错运行期间输出和原来逆变器一致的电平和功率。
[0014] 在一种可能的实施方式中，所述电源E1和所述电源E2均为电解电容器；
[0015] 与现有技术相比，采用上述技术方案能够实现为非对称二极管中点钳位单相逆变电路提供大容量电源，而且便于对其信号调制或电能充入或放电可控，有利于实现多电平逆变器的调制可控。
[0016] 在一种可能的实施方式中，所述第一H桥逆变电路中的电源为电解电容器；
[0017] 与现有技术相比，采用上述技术方案能够实现为第一H桥逆变电路提供大容量电源，而且便于对其信号调制或电能充入或放电可控，有利于实现多电平逆变器的调制可控。
[0018] 在一种可能的实施方式中，所述第二H桥逆变电路中的电源为电解电容器；
[0019] 与现有技术相比，采用上述技术方案能够实现为第二H桥逆变电路提供大容量电源，而且便于对其信号调制或电能充入或放电可控，有利于实现多电平逆变器的调制可控。
[0020] 本发明的另技术解决方案是：提供一种非对称级联多电平逆变器调制方法，该方法基于本发明中的非对称级联多电平逆变器，包括如下步骤：
[0021] S1：根据多电平逆变器运行状况判断三相逆变电路中第一H桥逆变电路和第二H桥逆变电路是否正常运行，若是，则执行步骤S2；若否，则执行步骤S3；
[0022] S2：通过控制模块以正常状态调制方式对所述三相逆变电路进行调制；
[0023] S3：通过所述控制模块以故障状态调制方式对所述三相逆变电路进行调制，以令其正常工作。
[0024] 本发明提供的非对称级联多电平逆变器调制方法，当检测到逆变器中的开关器件发生故障时，通过所述控制模块以故障状态调制方式进行调制，以令三相逆变电路正常运作，使得本发明的多电平逆变器仍然能够正常工作，从而提高了该逆变器的可靠性。与此同时，本发明提出的调制方法实现简单，可以控制不对称级联多电平逆变器在容错运行期间能够输出和原来逆变器一样的电平和功率。
[0025] 在一种可能的实施方式中，所述步骤S2包括如下步骤：
[0026] S21：通过所述控制模块发出正弦波VM1以作为所述三相逆变电路的调制波；
[0027] S22：将开关器件Sa1和开关器件Sa4调整为常闭状态；
[0028] S23：通过所述控制模块分别执行以三角波VC1控制第二H桥逆变电路中所有与电桥端E相连桥臂上的开关器件、以三角波VC2控制第一H桥逆变电路中所有与电桥端C相连桥臂上的开关器件、以三角波VC3控制开关器件Sa2和开关器件Sa3、以三角波VC4控制开关器件Sa5和开关器件Sa6、以三角波VC5控制所述第一H桥逆变电路中所有与电桥端D相连桥臂上的开关器件、以三角波VC6控制所述第二H桥逆变电路中所有与电桥端F相连桥臂上的开关器件；
[0029] 与现有技术相比，采用上述技术方案能够在多电平逆变器没有发生任何故障时，三相逆变电路在在有序控制下进行工作，输出电平数量可观。
[0030] 在一种可能的实施方式中，，于所述步骤S23中，所述三角波VC1、所述三角波VC2、所述三角波VC3、所述三角波VC4、所述三角波VC5、所述三角波VC6形成自上而下的波层叠结构，且峰峰值相同；
[0031] 与现有技术相比，采用上述技术方案能够在开关器件无故障时对多电平逆变器实现精确、高效调制，确保其运作有序。
[0032] 在一种可能的实施方式中，所述步骤S3包括如下步骤：
[0033] S31：基于所述三相逆变电路运行情况判断是第一H桥逆变电路出现故障还是第二H桥逆变电路出现故障，若为所述第一H桥逆变电路出现故障，则依次执行步骤S32—S34；若为所述第二H桥逆变电路出现故障，则依次执行步骤S35—S37；
[0034] S32：基于所述第一H桥逆变电路的运行事实寻到其中出现故障的开关器件；
[0035] 若为所述第一H桥逆变电路中电桥一侧桥臂的单个或多个开关器件出现短路故障，或为所述第一H桥逆变电路中电桥另一侧桥臂的单个或多个开关器件出现开路故障，则将所述第一H桥逆变电路中电桥一侧桥臂的所有开关器件设置为常闭状态，将所述第一H桥逆变电路中电桥另一侧桥臂的所有开关器件设置为常开状态，而后执行下一步；
[0036] 若为所述第一H桥逆变电路中电桥一侧桥臂的单个或多个开关器件出现开路故障，或为所述第一H桥逆变电路中电桥另一侧桥臂的单个或多个开关器件出现短路故障，则将所述第一H桥逆变电路中电桥一侧桥臂的所有开关器件设置为常开状态，将所述第一H桥逆变电路中电桥另一侧桥臂的所有开关器件设置为常闭状态，而后执行下一步；
[0037] S33：通过所述控制模块发出正弦波VM2以作为所述三相逆变电路的调制波，所述正弦波VM2的幅值小于所述正弦波VM1的幅值；
[0038] S34：通过所述控制模块分别执行以三角波VD1控制所述开关器件Sa5和所述开关器件Sa6、以三角波VD2控制所述第二H桥逆变电路中所有与电桥端E相连桥臂上的开关器件、以三角波VD3控制所述开关器件Sa1和所述开关器件Sa3、以三角波VD4控制所述开关器件Sa2和所述开关器件Sa4、以三角波VD5控制所述第二H桥逆变电路中所有与电桥端F相连桥臂上的开关器件；
[0039] S35：基于所述第:二H桥逆变电路的运行事实寻到其中出现故障的开关器件；
[0040] 若为所述第二H桥逆变电路中电桥一侧桥臂的单个或多个开关器件出现短路故障，或为所述第二H桥逆变电路中电桥另一侧桥臂的单个或多个开关器件出现开路故障，则将所述第二H桥逆变电路中电桥一侧桥臂的所有开关器件设置为常闭状态，将所述第二H桥逆变电路中电桥另一侧桥臂的所有开关器件设置为常开状态，而后执行下一步；
[0041] 若为述第二H桥逆变电路中电桥一侧桥臂的单个或多个开关器件出现开路故障，或为所述第二H桥逆变电路中电桥另一侧桥臂的单个或多个开关器件出现短路故障，则将所述第二H桥逆变电路中电桥一侧桥臂的所有开关器件设置为常开状态，将所述第二H桥逆变电路中电桥另一侧桥臂的所有开关器件设置为常闭状态，而后执行下一步；
[0042] S36：通过所述控制模块发出正弦波VM2以作为所述三相逆变电路的调制波；
[0043] S37：通过所述控制模块分别执行以三角波VD1控制所述开关器件Sa5和所述开关器件Sa6、以三角波VD2控制所述第一H桥逆变电路中所有与电桥端E相连桥臂上的开关器件、以三角波VD3控制所述开关器件Sa1和所述开关器件Sa3、以三角波VD4控制所述开关器件Sa2和所述开关器件Sa4、以三角波VD5控制所述第一H桥逆变电路中所有与电桥端F相连桥臂上的开关器件；
[0044] 与现有技术相比，采用上述技术方案能够对第一H桥逆变电路和第二H桥逆变电路中单个或者多个开关器件故障进行容错，保持输出电压不变。
[0045] 在一种可能的实施方式中，，所述三角波VD1、所述三角波VD2、所述三角波VD3、所述三角波VD4、所述三角波VD5形成自上而下的波层叠结构，所述三角波VD2、所述三角波VD3、所述三角波VD4、所述三角波VD5的峰峰值相同，且小于所述三角波VD1的峰峰值；
[0046] 与现有技术相比，采用上述技术方案能够在开关器件出现多种形式故障时对多电平逆变器实现精确、高效调制，实现精确容错，确保其运作有序。
法律保护范围
涉及权利要求数量10：其中独权2项，从权-2项
1.一种非对称级联多电平逆变器，其特征在于，所述多电平逆变器的逆变电路为三相逆变电路，所述三相逆变电路的每个单相电路均设有第一输出端(1)和第二输出端(2)，每个所述单相电路均包含非对称二极管中点钳位单相逆变电路(3)、第一H桥逆变电路(4)和第二H桥逆变电路(5)；
所述第一输出端(1)与所述非对称二极管中点钳位单相逆变电路(3)中电桥端A电连接，所述非对称二极管中点钳位单相逆变电路(3)中电桥端B与所述第一H桥逆变电路(4)中电桥端C电连接，所述第一H桥逆变电路(4)中电桥端D与所述第二H桥逆变电路(5)中电桥端E电连接，所述第二H桥逆变电路(5)中电桥端F与所述第二输出端(2)电连接。
2.根据权利要求1所述的非对称级联多电平逆变器，其特征在于，所述非对称二极管中点钳位单相逆变电路(3)包含电源E1、电源E2、二极管D1、二极管D2、开关器件Sa1、开关器件Sa2、开关器件Sa3、开关器件Sa4、开关器件Sa5和开关器件Sa6；
所述电源E1的正极与所述开关器件Sa1的一引脚电连接，所述开关器件Sa1的另一引脚与所述二极管D1的负极电连接，所述二极管D1的负极还与所述开关器件Sa2的一引脚电连接，所述二极管D1的正极与所述二极管D2的负极电连接，所述二极管D2的负极还与所述电源E1的负极电连接，所述开关器件Sa2的另一引脚与所述电桥端A电连接，所述电桥端A与所述开关器件Sa3的一引脚电连接，所述开关器件Sa3的另一引脚与所述开关器件Sa4的一引脚电连接，所述开关器件Sa4的一引脚还与所述二极管D2的正极电连接，所述开关器件Sa4的另一引脚与所述电源E2的负极电连接，所述电源E2的正极与所述电源E1的负极电连接，所述开关器件Sa4的另一引脚还与所述开关器件Sa6的一引脚电连接，所述开关器件Sa6的另一引脚与所述电桥端B电连接，所述电桥端B与所述开关器件Sa5的一引脚电连接，所述开关器件Sa5的另一引脚与所述电源E1的正极电连接。
3.根据权利要求2所述的非对称级联多电平逆变器，其特征在于，所述电源E1和所述电源E2均为电解电容器。
4.根据权利要求1—3任意一项所述的非对称级联多电平逆变器，其特征在于，所述第一H桥逆变电路(4)中的电源为电解电容器。
5.根据权利要求1—3任意一项所述的非对称级联多电平逆变器，其特征在于，所述第二H桥逆变电路(5)中的电源为电解电容器。
6.一种非对称级联多电平逆变器调制方法，其特征在于，基于权利要求2—5任意一项所述的非对称级联多电平逆变器，包括如下步骤：
S1：根据多电平逆变器运行状况判断三相逆变电路中第一H桥逆变电路(4)和第二H桥逆变电路(5)是否正常运行，若是，则执行步骤S2；若否，则执行步骤S3；
S2：通过控制模块以正常状态调制方式对所述三相逆变电路进行调制；
S3：通过所述控制模块以故障状态调制方式对所述三相逆变电路进行调制，以令其正常工作。
7.根据权利要求6所述的非对称级联多电平逆变器调制方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下步骤：
S21：通过所述控制模块发出正弦波VM1以作为所述三相逆变电路的调制波；
S22：将开关器件Sa1和开关器件Sa4调整为常闭状态；
S23：通过所述控制模块分别执行以三角波VC1控制第二H桥逆变电路(5)中所有与电桥端E相连桥臂上的开关器件、以三角波VC2控制第一H桥逆变电路(4)中所有与电桥端C相连桥臂上的开关器件、以三角波VC3控制开关器件Sa2和开关器件Sa3、以三角波VC4控制开关器件Sa5和开关器件Sa6、以三角波VC5控制所述第一H桥逆变电路(4)中所有与电桥端D相连桥臂上的开关器件、以三角波VC6控制所述第二H桥逆变电路(5)中所有与电桥端F相连桥臂上的开关器件。
8.根据权利要求7所述的非对称级联多电平逆变器调制方法，其特征在于，在所述步骤S23中，所述三角波VC1、所述三角波VC2、所述三角波VC3、所述三角波VC4、所述三角波VC5、所述三角波VC6形成自上而下的波层叠结构，且峰峰值相同。
9.根据权利要求6—8任意一项所述的非对称级联多电平逆变器调制方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：
S31：基于所述三相逆变电路运行情况判断是第一H桥逆变电路(4)出现故障还是第二H桥逆变电路(5)出现故障，若为所述第一H桥逆变电路(4)出现故障，则依次执行步骤S32—S34；若为所述第二H桥逆变电路(5)出现故障，则依次执行步骤S35—S37；
S32：基于所述第一H桥逆变电路(4)的运行事实寻到其中出现故障的开关器件；
若为所述第一H桥逆变电路(4)中电桥一侧桥臂的单个或多个开关器件出现短路故障，或为所述第一H桥逆变电路(4)中电桥另一侧桥臂的单个或多个开关器件出现开路故障，则将所述第一H桥逆变电路(4)中电桥一侧桥臂的所有开关器件设置为常闭状态，将所述第一H桥逆变电路(4)中电桥另一侧桥臂的所有开关器件设置为常开状态，而后执行下一步；
若为所述第一H桥逆变电路(4)中电桥一侧桥臂的单个或多个开关器件出现开路故障，或为所述第一H桥逆变电路(4)中电桥另一侧桥臂的单个或多个开关器件出现短路故障，则将所述第一H桥逆变电路(4)中电桥一侧桥臂的所有开关器件设置为常开状态，将所述第一H桥逆变电路(4)中电桥另一侧桥臂的所有开关器件设置为常闭状态，而后执行下一步；
S33：通过所述控制模块发出正弦波VM2以作为所述三相逆变电路的调制波，所述正弦波VM2的幅值小于所述正弦波VM1的幅值；
S34：通过所述控制模块分别执行以三角波VD1控制所述开关器件Sa5和所述开关器件Sa6、以三角波VD2控制所述第二H桥逆变电路(5)中所有与电桥端E相连桥臂上的开关器件、以三角波VD3控制所述开关器件Sa1和所述开关器件Sa3、以三角波VD4控制所述开关器件Sa2和所述开关器件Sa4、以三角波VD5控制所述第二H桥逆变电路(5)中所有与电桥端F相连桥臂上的开关器件；
S35：基于所述第:二H桥逆变电路(5)的运行事实寻到其中出现故障的开关器件；
若为所述第二H桥逆变电路(5)中电桥一侧桥臂的单个或多个开关器件出现短路故障，或为所述第二H桥逆变电路(5)中电桥另一侧桥臂的单个或多个开关器件出现开路故障，则将所述第二H桥逆变电路(5)中电桥一侧桥臂的所有开关器件设置为常闭状态，将所述第二H桥逆变电路(5)中电桥另一侧桥臂的所有开关器件设置为常开状态，而后执行下一步；
若为述第二H桥逆变电路(5)中电桥一侧桥臂的单个或多个开关器件出现开路故障，或为所述第二H桥逆变电路(5)中电桥另一侧桥臂的单个或多个开关器件出现短路故障，则将所述第二H桥逆变电路(5)中电桥一侧桥臂的所有开关器件设置为常开状态，将所述第二H桥逆变电路(5)中电桥另一侧桥臂的所有开关器件设置为常闭状态，而后执行下一步；
S36：通过所述控制模块发出正弦波VM2以作为所述三相逆变电路的调制波；
S37：通过所述控制模块分别执行以三角波VD1控制所述开关器件Sa5和所述开关器件Sa6、以三角波VD2控制所述第一H桥逆变电路(4)中所有与电桥端E相连桥臂上的开关器件、以三角波VD3控制所述开关器件Sa1和所述开关器件Sa3、以三角波VD4控制所述开关器件Sa2和所述开关器件Sa4、以三角波VD5控制所述第一H桥逆变电路(4)中所有与电桥端F相连桥臂上的开关器件。
10.根据权利要求9所述的非对称级联多电平逆变器调制方法，其特征在于，所述三角波VD1、所述三角波VD2、所述三角波VD3、所述三角波VD4、所述三角波VD5形成自上而下的波层叠结构，所述三角波VD2、所述三角波VD3、所述三角波VD4、所述三角波VD5的峰峰值相同，且小于所述三角波VD1的峰峰值。
