专利名称：一种七电平电路、并网逆变器及其调制方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种七电平电路、并网逆变器及其调制方法和装置。
背景技术：
逆变器的分类，一般是根据逆变器应用场合和控制方式的不同可分为离网型逆变器和并网型逆变器，在并网型逆变器中根据是否带有变压器又可分为变压器隔离型逆变器和无变压器型逆变器。无变压器型逆变器由于系统结构简单，效率高，体积小，成本低等诸多优点，得到了快速的发展。
但是无变压器型逆变器由于不能实现直流输入源和交流负载间的电气隔离，漏电流问题是其可靠性的关键指标之一。为获得较高的效率，常采用单极性调制策略，传统的H4拓扑已不能同时兼顾漏电流和高效率。为消除单极性SPWM调制产生的高频共模电压，必须使得续流阶段的续流回路嵌位在太阳能电池电压的一半，才能达到消除共模电压漏电流的目的。采用改进型拓扑，如H5、H6、Heric拓扑，实现了单极性调制策略，在一定程度上解决了漏电流问题，其桥臂输出电压等效为三电平输出。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种七电平以及并网逆变器及其调制方法和系统，实现兼顾漏电流和高效率两方面的问题。本发明提供一种七电平电路，所述七电平电路包括直流升压电路、与直流电源相并联的对称双Buck电路；所述直流升压电路包括直流斩波器和第四电容CBl串联，且直流电源的负母线端与第四电容CBl相连，直流电源的正母线端连接直流斩波器；所述直流斩波器和第四电容CBl的公共端与第一开关管和第一二极管的公共端之间连有第八开关管；所述对称双Buck电路包括第一电容和第二电容串联后并联在所述直流电源两侦U，第一二极管和第二二极管串联后与所述直流电源并联，第一电容与第一二极管之间设置有第一开关管，第二二极管与第二电容之间设置有第二开关管；第一二极管和第一开关管的公共端与所述七电平电路输出端之间设置有第一电感，第二开关管和第二二极管的公共端与所述七电平电路输出端之间设置有第二电感；第一电容与第二电容的连接点与第一二极管和第二二极管的连接点直接相连。优选地，所述直流斩波器包括直流电源的正母线端与所述第四电容CBl之间串联的第五电感和第三二极管；第五电感和第三二极管的公共端与直流电源的负母线端之间设置的第七开关管。
优选地，包括控制所述第一开关管、第二开关管和第八开关管的开关状态，使得第一电容和第二电容的公共端的电压是直流电源输出电压Vl的一半；所述七电平电路的输出电压V3为电网电压的绝对值；使得所述七电平电路的输出电压V3为以周期T且连续两个正半周的正弦脉动、峰值为电网电压峰值的波形，所述周期T为电网电压周期。本发明还提供一种七电平电路的调制方法，包括当直流电源输出电压高于调制波的峰值时，所述直流升压电路不工作，控制第一、二开关管的开通和关断，使得所述七电平电路按照五电平调节方式工作； 所述调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为Vt4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点t4和t8;将t(l延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将t0延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6;所述调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，分别为A和t3，以及t5和t7 ；to-t!时间段，控制第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管关断；ti_t2时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述
第二开关管导通；t2_t3时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述
第一开关管导通；t3_t4时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述
第一开关管关断；t4_t5时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述
第二开关管关断；t5_t6时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述
第二开关管导通；t6_t7时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述
第一开关管导通；t7_t8时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断。优选地，当直流电源输出电压高于调制波的峰值时，所述直流升压电路工作，控制第一、二、八开关管的开通和关断，使得所述七电平电路按照七电平调节方式工作；调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为h、t4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点h、t4和t8 ；将t(l延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将t0延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6;调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，分别记为L和t3，以及t5和t7;在时间点h和t2之间设置时间点tlx，在时间点t2和t3之间设置时间点t3x，时间点tlx和时间点t3x以时间点t2为中心；在时间点〖5和〖6之间设置时间点t5x，在时间点〖6和〖7之间设置时间点t7x，时间点t5x和时间点t7x以时间点t2为中心；且tlx_t3x时间段等于t5x_t7x时间段；to-t!时间段，控制第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管关断，控制第八开关管关断；时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断；tlx_t3x时间段，控制所述第二开关管导通，控制第一开关管按照正弦脉冲宽度调 制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t3x_t3时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t3_t4时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断；t4_t5时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管关断，控制第八开关管关断；t5_t5x时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断； t5x_t7x时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t7x_t7时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t7_t8时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断。优选地，当直流电源输出电压低于调制波的峰值时，所述直流升压电路工作，控制第一、二、八开关管的开通和关断，使得所述七电平电路按照七电平调节方式工作；调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为V t4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点h、t4和t8 ；将t(l延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将t0延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6;调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，分别记为A和t3，以及t5和t7 ；调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与Vl对应的直线有两个交点，分别记为tly和t3y，以及t5y和t7y ；to-t!时间段，控制第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管关断，控制直流升压电路中的第八开关管关断；ti_tly时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断；tly_t3y时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t3y_t3时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t3_t4时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断；t4_t5时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管关断，控制第八开关管关断；t5_t5y时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述 第二开关管导通，控制第八开关管关断；t5y_t7y时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t7y_t7时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t7_t8时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断。本发明还提供一种七电平电路的调制装置，所述调制装置通过控制所述第一开关管、第二开关管和第八开关管的开关状态，使得第一电容和第二电容的公共端的电压是直流电源输出电压Vl的一半；所述七电平电路的输出电压V3为电网电压的绝对值。优选地，包括第一开关管工作状态确定单元、第一时间确定单元和第一控制单元;所述第一开关管工作状态确定单元，用于当直流电源输出电压高于调制波的幅值时，所述直流升压电路不工作，控制第一、二开关管的开通和关断，使得所述七电平电路按照五电平调节方式工作；所述第一时间确定单元，用于确定调制的时间段；具体为调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为Vt4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点Vt4和t8 ;将to延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将h延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6 ;调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，分别记为A和t3，以及t5和t7 ；所述第一控制单元，用于控制第一开关管和第二开关管的开关状态，具体为Aft1时间段，控制第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管关断；ti_t2时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通；t2_t3时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通；t3_t4时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断；t4_t5时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管关断；t5_t6时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通；t6_t7时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通；t7_t8时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断。优选地，所述装置包括第二开关管工作状态确定单元、第二时间确定单元和第二控制单兀；所述第二开关管工作状态确定单元，用于当直流电源输出电压高于调制波的峰值时，所述直流升压电路工作，控制第一、二、八开关管的开通和关断，使得所述七电平电路按照七电平调节方式工作；所述第二时间确定单元，用于确定调制的时间段；具体为调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为Vt4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点Vt4和t8 ;将to延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将h延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6 ;调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，分别记为A和t3，以及t5和t7 ;在时间点^和〖2之间设置时间点tlx，在时间点t2和t3之间设置时间点t3x，时间点tlx和时间点t3x以时间点t2为中心；在时间点t5和t6之间设置时间点t5x，在时间点t6和t7之间设置时间点t7x，时间点t5x和时间点t7x以时间点t2 为中心；且tlx-t3x时间段等于t5x-t7x时间段；所述直流升压电路中第四电容CBl的电压为V2 ；所述第二控制单元，用于控制第一开关管和第二开关管以及第八开关管的开关状态，具体为AtTt1时间段，控制第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管和第八开关管关断；ti_t2时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断；tlx_t3x时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t3x_t3时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t3_t4时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断；t4_t5时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管关断，控制第八开关管关断；t5_t5x时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断；t5x_t7x时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t7x_t7时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t7_t8时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断。优选地，所述装置包括第三开关管工作状态确定单元、第三时间确定单元和第三控制单兀；第三开关管工作状态确定单元，用于当直流电源输出电压低于调制波的峰值时，所述直流升压电路工作，控制第一、二、八开关管的开通和关断，使得所述七电平电路按照七电平调节方式工作；所述第三时间确定单元，用于确定调制的时间段；具体为调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为Vt4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点Vt4和t8 ;将to延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将h延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6 ;调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，分别记为A和t3，以及t5和t7 ;调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与Vl对应的直线有两个交点，分别记为tly和t3y，以及t5y和t7y ;所述直流升压电路中第四电容CBl的电压为V2 ；所述第三控制单元，用于控制第一开关管和第二开关管以及第八开关管的开关状态，具体为AtTt1时间段，控制第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管和第八开关管关断；ti_t2时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断；tly_t3y时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t3y_t3时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t3_t4时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断；t4_t5时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管关断，控制第八开关管关断；t5_t5y时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制 导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断；t5y_t7y时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t7y_t7时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t7_t8时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断。本发明还提供一种并网逆变器，包括所述的七电平电路，以及与所述七电平电路输出侧并联的工频换相逆变电路。本发明还提供一种并网逆变器，包括所述的七电平电路，与所述七电平电路输出侧并联的工频换相逆变电路，以及在所述七电平电路与工频换相逆变电路之间，并联有第
三电容。本发明还提供一种控制并网逆变器的方法，所述并网逆变器包括所述的七电平电路，所述七电平电路采用所述的调制方法。本发明还提供一种控制并网逆变器的装置，所述并网逆变器包括所述的七电平电路，所述七电平电路采用所述的调制装置。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明实施例所述七电平电路，由于电路包括直流升压电路、与直流电源相并联的对称双Buck电路；所述直流升压电路工作时，可以实现七电平调节方式工作。当本发明实施例所述七电平电路应用于并网逆变器时，可以满足在前级直流电源输出电压不能达到逆变电压的要求时，通过直流升压电路的升压，从而达到逆变电压的要求，实现逆变。本发明实施例所述并网逆变器的调制方法和装置，在调制波的第一半周期和第二半周期是间隔地出现第三模态C和第四模态D，这样可以有效抵消第三模态C和第四模态D时双Buck电路的第一电容Cl和第二电容C2上产生的电压波动。并且第一、二电容C1、C2和第一、二电感LI、L2的持续放电和持续充电时间都较短，大大减小了第一、二电容Cl、C2和第一、二电感L1、L2的端电压波动，从而减小输出电压的纹波，改善了输出波形。并且，本发明实施例所述并网逆变器的调制方法和装置，可以使得开关管按照五电平或者七电平的调节方式工作，提高了效率。同时由于电平数目增多，电平之间的电压差减少，共模电压也相应减少，从而抑制了漏电流。
图I是本发明七电平电路应用于并网逆变器第一实施例电路图；图2是本发明七电平电路应用于并网逆变器第二实施例电路图；图3a是本发明实施例七电平电路的第一种工作模态A示意图； 图3b是本发明实施例七电平电路的第二种工作模态B示意图；图3c是本发明实施例七电平电路的第三种工作模态C示意图；图3d是本发明实施例七电平电路的第四种工作模态D示意图；图3e是本发明实施例七电平电路的第五种工作模态E示意图；图4是本发明实施例所述并网逆变器中七电平电路的调制方法第一实施例的原理图；图5是本发明实施例所述并网逆变器中七电平电路的调制方法第二实施例的原理图；图6是本发明实施例所述并网逆变器中七电平电路的调制方法第三实施例的原理图；图7是本发明实施例所述并网逆变器中七电平电路的调制装置第一实施例的结构图；图8是本发明实施例所述并网逆变器中七电平电路的调制装置第二实施例的结构图；图9是本发明实施例所述并网逆变器中七电平电路的调制装置第三实施例的结构图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。参见图1，该是本发明七电平电路应用于并网逆变器第一实施例电路图。一种七电平电路，包括直流升压电路、与直流电源相并联的对称双Buck电路。所述直流升压电路包括直流斩波器和第四电容CBl串联，且直流电源的负母线端与第四电容CBl相连，直流电源的正母线端连接直流斩波器；所述直流斩波器和第四电容CBl的公共端与第一开关管Tl和第一二极管Dl的公共端之间连有第八开关管TB2。所述对称双Buck电路包括第一电容Cl和第二电容C2串联后并联在所述直流电源两侧，第一二极管Dl和第二二极管D2串联后与所述直流电源并联，第一电容Cl与第一二极管Dl之间设置有第一开关管Tl，第二二极管D2与第二电容C2之间设置有第二开关管T2 ;第一二极管Dl和第一开关管Tl的公共端与七电平电路输出端之间设置有第一电感LI，第二开关管T2和第二二极管D2的公共端与七电平电路输出端之间设置有第二电感L2;第一电容与第二电容的连接点与第一二极管和第二二极管的连接点直接相连。本发明实施例所述七电平电路，由于电路包括直流升压电路、与直流电源相并联的对称双Buck电路；所述直流升压电路工作时，可以实现七电平调节方式工作。参见图I，本发明实施例所述七电平电路应用于并网逆变器时，所述逆变电路包括所述的七电平电路，以及与所述七电平电路相并联的工频换相逆变电路。
当本发明第一实施例所述七电平电路应用于并网逆变器时，可以满足在直流电源输出电压不能达到逆变电压的要求时，通过直流升压电路的升压，从而达到逆变电压的要求，实现逆变。在所述七电平电路与工频换相逆变电路之间还可以并联有第三电容，进一步减小THD。参见图2，该图是本发明七电平电路应用于并网逆变器第二实施例电路图。本发明第二实施例相对第一实施例的区别在于，所述直流斩波器给出具体的实现方式。所述直流斩波器包括直流电源的正母线端与所述第四电容CBl之间串联的第五电感LBl和第三二极管DBl ;第五电感LBl和第三二极管DBl的公共端与直流电源的负母线端之间设置的第七开关管TBl。参见图2，本发明实施例所述七电平电路应用于光伏逆变电路时，所述逆变电路包括所述的七电平电路，以及与所述七电平电路相并联的工频换相逆变电路。当本发明第二实施例所述七电平电路应用于光伏逆变电路时，可以满足在前级光伏电池输出电压不能达到逆变电压的要求时，通过直流升压电路的升压，使得直流升压电路的升压的电压值与直流电源的电压之和达到逆变电压的要求，从而实现逆变。在所述七电平电路与工频换相逆变电路之间还可以并联有第三电容C3，进一步减小 THD。本发明实施例所述的七电平电路的调制方法，包括控制所述第一开关管Tl、第二开关管T2和第八开关管T B2的开关状态，使得第一电容Cl和第二电容C2的公共端的电压是直流电源输出电压Vl的一半；使得所述七电平电路的输出电压V3为电网电压的绝对值。参见图3a至图3e，图3a是本发明实施例七电平电路(也称双Buck电路)的第一种工作模态A示意图；图3b是本发明实施例七电平电路(也称双Buck电路)的第二种工作模态B示意图；图3c是本发明实施例七电平电路(也称双Buck电路)的第三种工作模态C示意图；图3d是本发明实施例七电平电路(也称双Buck电路)的第四种工作模态D示意图；图3e是本发明实施例七电平电路的第五种工作模态E示意图。本发明七电平电路的第一种工作模态A :第一、二开关管Tl、T2同时导通；第八开关管TB2关断。第一、二电容Cl、C2同时为负载供电，此时第三电容C3电压为直流电源电压VI，即 V3=V1。本发明七电平电路的第二种工作模态B :第一、二、八开关管T1、T2、TB2同时关断；第一、二电感LI、L2通过第一、二二极管D1、D2续流，第三电容C3电压为0，即V3=0。
本发明七电平电路的第三种工作模态C :第一开关管Tl导通，第二、八开关管T2、TB2关断。第一电容Cl为负载供电，电容C3电压为VI，即V3=V1。本发明七电平电路的第四种工作模态状态D :第一、八开关管T1、TB2关断，第二开关管T2导通。第二电容C2为负载供电，第三电容C3的电压为VI，即V3=Vl/2。本发明七电平电路的第五种工作模态状态E :第一开关管Tl关断，第二、八开关管T2、TB2同时导通。第四电容CBl为负载供电，第三电容C3的电压为V2，即V3=V2。参见图4是本发明实施例所述并网逆变器中七电平电路的调制方法第一实施例的原理图。图4中并网电压绝对值的瞬时值为U，并网电流的瞬时值为i。由于调制波根据所述电网电压采样处理后获得，所述调制波波形与所述电网电压波形基本一致，差别可忽略不计。因此图中采用电网电压波形，可被认为是调制波。·
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本实施例提供的七电平电路的调制方法，第一电容Cl和第二电容C2的公共端的电压是直流电压Vl的一半即V1/2 ；当直流电源输出电压高于调制波的峰值时，所述直流升压电路不工作，第一、二开关管Tl、T2按照五电平调节方式工作。当本发明七电平电路应用于光伏并网逆变器时，判断光伏PV电压也称最大功率点跟踪电压(MPPT)高于调制波的峰值时，所述直流升压电路不工作，第一、二开关管Tl、T2按照五电平调节方式工作，第三至第六开关管T3、T4、T5、T6起工频换相作用工作。并网电压在一个周期T中有三个过零点，分别记为t0、t4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点h、t4和t8。将t(l延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将t0延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6。调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，记调制波第一半周期的波形与V1/2对应的直线的两个交点对应的时间分别为h和t3，记调制波第二半周期的波形与V1/2对应的直线的两个交点对应的时间分别为t5和t7。to-t!时间段，控制第一开关管Tl按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管T2关断；trt2时间段，控制所述第一开关管Tl按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管T2导通；t2-t3时间段，控制所述第二开关管T2按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管Tl导通；t3-t4时间段，控制所述第二开关管T2按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管Tl关断；t4-t5时间段，控制所述第一开关管Tl按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管T2关断；t5-t6时间段，控制所述第一开关管Tl按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管T2导通；t6-t7时间段，控制所述第二开关管T2按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管Tl导通；
t7-t8时间段，控制所述第二开关管T2按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管Tl关断。需要说明的是，本发明实施例中开关管间断地导通和关断，是由驱动脉冲信号来实现，例如，给第一开关管Tl的控制端提供驱动脉冲信号，则在驱动脉冲信号的高电平时间段内第一开关管Tl导通，则驱动脉冲信号的低电平时间段内第一开关管Tl则关断。第二开关管T2的导通和关断情况类似。该驱动脉冲信号是按照正弦脉冲宽度调制得到的。由图4可以看出，^t1时间段，本发明七电平电路的第二种工作模态B与本发明七电平电路的第三种工作模态C切换； Vt2时间段，本发明七电平电路的第一种工作模态A与本发明七电平电路的第四种工作模态D切换；t2_t3时间段，本发明七电平电路的第一种工作模态A与本发明七电平电路的第三种工作模态C切换；t3_t4时间段，本发明七电平电路的第二种工作模态B与本发明七电平电路的第四种工作模态D切换；t4_t5时间段，本发明七电平电路的第二种工作模态B与本发明七电平电路的第三种工作模态C切换；t5_t6时间段，本发明七电平电路的第一种工作模态A与本发明七电平电路的第四种工作模态D切换；t6_t7时间段，本发明七电平电路的第一种工作模态A与本发明七电平电路的第三种工作模态C切换；t7_t8时间段，本发明七电平电路的第二种工作模态B与本发明七电平电路的第四种工作模态D切换。从图4可以看出，在调制波的第一半周期切换的工作模态分别是BC、AD、AC和BD。由于第一种工作模态A和第二种工作模态B中电路结构是对称的，在第一种工作模态A中第一电容Cl、第二电容C2的状态是相同的，同时放电，因此，第一种工作模态A时可以认为直流电源的电压不变，第一电容Cl和第二电容C2的中点电流为零，第一电容Cl和第二电容C2的电压保持恒定，不会发生偏移。在第二种工作模态B中，第一电容Cl和第二电容C2的状态也是相同的，同时不放电，因此，第二种工作模态B时可以认为第一电容Cl和第二电容C2的中点电流为零，第一电容Cl和第二电容C2的电压保持恒定，不会发生偏移。因此，第一电容Cl和第二电容C2上电压稳定不会产生波动。因此，在调制中，可以不考虑第一种工作模态A和第二种工作模态B时第一电容Cl和第二电容C2上的电压波动。第三种工作模态C时,第一电容Cl放电,第二电容C2充电。这样第一电容Cl和第二电容C2的电压发生偏移。第四种工作模态D时,第一电容Cl充电,第二电容C2放电。这样,第一电容Cl和第二电容C2的电压发生偏移。因此，本发明实施例主要考虑第三种工作模态C和第四种工作模态D时第一电容Cl和第二电容C2上的电压波动。在调制波的第一半周期中，可以看作切换的工作模态是第三种工作模态C、第四种工作模态D、第三种工作模态C、第四种工作模态D。这样就使得第三种工作模态C和第四种工作模态D间隔地出现，从而可以有效地抵消第三种工作模态C和第四种工作模态D中第一电容Cl和第二电容C2上产生的电压波动。同理，在调制波的第二半周期切换的工作模态也是模态第三种工作模态C、第四种工作模态D、第三种工作模态C、第四种工作模态D。具体地，在调制波的第一半周期中，to-t!时间段第三种工作模态C使第一电容Cl放电，电压下降；t「t2时间段第四种工作模态D使第一电容Cl充电，电压上升；t2-t3时间段,第三种工作模态C使第一电容Cl放电，电压下降；t3-t4时间段,第四种工作模态D使第一电容Cl充电，电压上升。本发明提供的七电平电路的调制方法，第一电容Cl上的电压波动明显地降低。由于第二电容C2上的波动电压与第一电容Cl上的类似，在此不再赘述。本发明实施例提供的七电平电路的调制方法，在调制波的第一半周期和第二半周期是间隔地出现第三种工作模态C和第四种工作模态D，这样可以有效抵消第三种工作模态C和第四种工作模态D时第一电容Cl和第二电容C2上产生的电压波动。并且第一电容Cl、第二电容C2和第一电感LI、第二电感L2的持续放电和持续充电时间都较短，大大减小了第一电容Cl、第二电容C2和第一电感LI、第二电感L2的端电压波动，从而减小输出电压的纹波，改善了输出波形。需要说明的是，获得调制波在一个周期T的三个过零点V &和t8可以有很多实现方式，例如，可以通过并网锁相环找出调制波过零点的时刻，来获得这三个过零点。需要说明的是，所述周期T是由电网频率决定的，例如，当电网频率为50Hz时，所述周期T为20ms。参见图5，该图是本发明实施例所述并网逆变器中七电平电路的调制方法第二实施例的原理图。当直流电源输出电压(应用于光伏并网逆变器时，为光伏PV电压或者最大功率点跟踪电压)高于调制波的峰值时，所述直流升压电路工作，第一、二、八开关管T1、T2、TB2可以按照七电平调节方式工作。图5这种情况下，直流电源输出电压Vl已经达到电网电压的峰值，但此时直流boost升压电路继续工作，使得直流升压电路的输出电压V2大于直流电源输出电压VI。其中为使得采用图5所示的调制方法时，七电平电路的效率高于采用图4所示调制方法的效率。对tlx、t3x Ct1-t3x即为直流升压电路工作时段)给出了两条设计准则加以限定。( I)在满足THD要求的情况下，只要满足直流升压电路输出电压V2大于直流电源输出电压V1，控制V2尽可能地取值较小，以保证tlx-t3x时间段尽管直流升压电路工作，但是由于增加了一个电平调制，总体来看，仍可保证七电平电路的效率较高。(2)在满足THD要求的情况下，tlx尽可能地取值较小一点，以保证从V1/2电平到V1电平的切换时间与从V1电平到V2电平的切换时间基本相同，这样整个周期下来，仍可保证七电平电路的效率较高。综上所述，采用图5所示的调制方法时，可以实现七电平，因此效率高于采用图4所示调制方法的效率。 本发明七电平电路中的第一电容和第二电容的公共端的电压是直流电压Vl的一半即V1/2 ;所述直流升压电路中第四电容CBl的电压为V2 ；调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为h、t4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点h、t4和t8 ；将h延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将t0延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6;
调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，调制波第一半周期的波形与V1/2对应的直线的两个交点对应的时间分别记为h和t3，调制波第二半周期的波形与V1/2对应的直线的两个交点对应的时间分别记为t5和t7 ；在时间点h和t2之间设置时间点tlx，在时间点t2和t3之间设置时间点t2x，时间点tlx和时间点t2x以时间点t2为中心；在时间点〖5和〖6之间设置时间点t5x，在时间点〖6和〖7之间设置时间点t7x，时间点t5x和时间点t7x以时间点t2为中心；且tlx_t2x时间段等于t5x_t7x时间段；to-t!时间段，控制第一开关管Tl按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管T2关断，控制直流升压电路中的第八开关管TB2关断；trtlx时间段，控制所述第一开关管Tl按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管T2导通，控制第八开关管TB2关断；tlx_t2x时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管T1、T2按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管ΤΒ2按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t2x_t3时间段，控制所述第二开关管Τ2按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管Tl导通，控制第八开关管TB2关断；t3-t4时间段，控制所述第二开关管T2按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管Tl关断，控制第八开关管TB2关断；t4-t5时间段，控制所述第一开关管Tl按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管T2关断，控制第八开关管TB2关断；t5-t5x时间段，控制所述第一开关管Tl按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管T2导通，控制第八开关管TB2关断；t5x_t7x时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管T1、T2按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管ΤΒ2按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t7x_t7时间段，控制所述第二开关管Τ2按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管Tl导通，控制第八开关管TB2关断；t7-t8时间段，控制所述第二开关管T2按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管Tl关断，控制第八开关管TB2关断。由图5可以看出，Vt1时间段，第二种工作模态B与第三种工作模态C切换；trtlx时间段，第一种工作模态A与第四种工作模态D切换；tlx-t2x时间段，第一种工作模态A与第五种工作模态E切换；t2x_t3时间段，第一种工作模态A与第三种工作模态C切换；t3-t4时间段，第二种工作模态B与第四种工作模态D切换；t4-t5时间段，第二种工作模态B与第三种工作模态C切换；t5-t5x时间段，第一种工作模态A与第四种工作模态D切换；
t5x-t7x时间段，第一种工作模态A与第五种工作模态E切换；t7x_t7时间段，第一种工作模态A与第三种工作模态C切换；t7-t8时间段，第二种工作模态B与第四种工作模态D切换。参见图6，该图是本发明并网逆变器中七电平电路的调制方法第三实施例的原理图。当直流电源输出电压(当应用于光伏并网逆变器时，为光伏PV电压或者最大功率点跟踪电压)低于调制波的峰值时，所述直流升压电路工作，控制第一、二、八开关管T1、T2、ΤΒ2的开通和关断，使得所述七电平电路按照七电平调节方式工作；本发明七电平电路中的第一电容Cl和第二电容C2的公共端的电压是直流电压VI的一半即V1/2 ;所述直流升压电路中第四电容CBl的电压为V2 ； 调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为h、t4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点h、t4和t8 ；将t(l延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将t0延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6;调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，调制波第一半周期的波形与V1/2对应的直线的两个交点对应的时间分别记为h和t3，调制波第二半周期的波形与V1/2对应的直线的两个交点对应的时间分别记为t5和t7 ；调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与Vl对应的直线有两个交点，调制波第一半周期的波形与Vl对应的直线的两个交点对应的时间分别记为tly和t3y，调制波第二半周期的波形与Vi对应的直线的两个交点对应的时间分别记为t5y和t7y ；to-t!时间段，控制的第一开关管Tl按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制的第二开关管T2关断，控制直流升压电路中的第八开关管TB2关断；trtly时间段，控制所述第一开关管Tl按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管T2导通，控制第八开关管TB2关断；tly_t3y时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管T1、T2按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管ΤΒ2按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t3y_t3时间段，控制所述第二开关管Τ2按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管Tl导通，控制第八开关管TB2关断；t3-t4时间段，控制所述第二开关管T2按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管Tl关断，控制第八开关管TB2关断；t4-t5时间段，控制所述第一开关管Tl按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管T2关断，控制第八开关管TB2关断；t5-t5y时间段，控制所述第一开关管Tl按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管T2导通，控制第八开关管TB2关断；t5y_t7y时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管T1、T2按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管ΤΒ2按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t7y-t7时间段，控制所述第二开关管T2按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管Tl导通，控制第八开关管关断；t7-t8时间段，控制所述第二开关管T2按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管Tl关断，控制第八开关管TB2关断。由图5可以看出，Vt1时间段，第二种工作模态B与第三种工作模态C切换；trtly时间段，第一种工作模态A与第四种工作模态D切换；tly-t3y时间段，第一种工作模态A与第五种工作模态E切换；t3y-t3时间段，第一种工作模态A与第三种工作模态C切换；t3-t4时间段，第二种工作模态B与第四种工作模态D切换；t4-t5时间段，第二种工作模态B与第三种工作模态C切换；t5-t5y时间段，第一种工作模态A与第四种工作模态D切换；
t5y-t7y时间段，第一种工作模态A与第五种工作模态E切换；t7y-t7时间段，第一种工作模态A与第三种工作模态C切换；t7-t8时间段，第二种工作模态B与第四种工作模态D切换。基于上述本发明实施例所述并网逆变器中七电平电路的调制方法，本发明还提供了本发明实施例所述并网逆变器中七电平电路的调制装置，下面结合具体实施例来详细说明其组成部分。参见图7，该图是本发明实施例所述并网逆变器中七电平电路的调制装置的结构图。所述调制装置通过控制所述第一开关管Tl、第二开关管T2和第八开关管TB2的开关状态，使得第一电容Cl和第二电容C2的公共端的电压是直流电源输出电压Vl的一半；所述七电平电路的输出电压V3为电网电压的绝对值；一种前文实施例所述的并网逆变器的调制装置第一实施例，具体可以包括第一开关管工作状态确定单元11、第一时间确定单元12和第一控制单元13。第一开关管工作状态确定单元11，用于当直流电源输出电压(应用于光伏并网逆变器时，为光伏PV电压或称最大功率点跟踪电压)高于调制波的峰值时，所述直流升压电路不工作，控制第一、二开关管Tl、T2的开通和关断，使得所述七电平电路按照五电平调节方式工作，第三至第六开关管T3、T4、T5、T6按照工频换相作用工作；所述调制波根据所述电网电压采样处理后获得，所述调制波波形与所述电网电压波形一致；所述第一时间确定单元12，用于确定调制的时间段；具体为调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为tQ、t4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点tQ、t4和t8 ；将h延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将h延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6 ;调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，记调制波第一半周期的波形与V1/2对应的直线的两个交点对应的时间分别为h和t3，记调制波第二半周期的波形与V1/2对应的直线的两个交点对应的时间分别为t5和t7 ;其中，的第一电容和第二电容的公共端的电压是直流电压Vl的一半V1/2 ；所述第一控制单元13，用于控制的第一开关管和第二开关管的开关状态，具体为to-t!时间段，控制的第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制的第二开关管关断；ti_t2时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通；t2_t3时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通；t3_t4时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断；t4_t5时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管关断；t5-t6时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通；t6-t7时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通；t7-t8时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断。需要说明的是，第一时间确定单元12获得调制波在一个周期T的三个过零点h、七4和&可以有很多中实现方式，例如，可以通过并网锁相环找出调制波过零点的时刻，来获得这三个过零点。 需要说明的是，所述周期T是由电网频率决定的，例如，当电网频率为50Hz时，所述周期T为20ms。参见图8，该图是本发明实施例所述并网逆变器中七电平电路的调制装置的结构图。所述调制装置通过控制所述第一开关管、第二开关管和第八开关管的开关状态，使得第一电容和第二电容的公共端的电压是直流电源输出电压Vl的一半；使得所述七电平电路的输出电压V3为电网电压的绝对值。一种前文实施例所述并网逆变器的调制装置第二实施例，具体可以包括第二开关管工作状态确定单元21、第二时间确定单元22和第二控制单元23 ；第二开关管工作状态确定单元21，用于当直流电源输出电压(应用于光伏并网逆变器时，为光伏PV电压或称最大功率点跟踪电压)高于调制波的峰值时，所述直流升压电路工作，第一、二、八开关管Tl、T2、TB2按照七电平调节方式工作；所述第二时间确定单元22，用于确定调制的时间段；具体为调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为tQ、t4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点tQ、t4和t8 ；将h延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将h延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6 ;调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，记调制波第一半周期的波形与V1/2对应的直线的两个交点对应的时间分别为h和t3，记调制波第二半周期的波形与V1/2对应的直线的两个交点对应的时间分别为t5和t7 ;在时间点h和t2之间设置时间点tlx，在时间点t2和t3之间设置时间点t3x，时间点tlx和时间点t3x以时间点t2为中心；在时间点t5和t6之间设置时间点t5x，在时间点t6和t7之间设置时间点t7x，时间点t5x和时间点t7x以时间点t2为中心；且tlx-t3x时间段等于t5x-t7x时间段；其中，的第一电容和第二电容的公共端的电压是直流电压Vl的一半V1/2 ;所述直流升压电路中第四电容CBl的电压为V2 ；所述第二控制单元23，用于控制的第一开关管和第二开关管以及第八开关管的开关状态，具体为AtTt1时间段，控制的第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管和第八开关管关断时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断；tlx-t3x时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t3x-t3时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t3-t4时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断；t4-t5时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管关断，控制第八开关管关断；t5-t5x时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断；t5x-t7x时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t7x-t7时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t7-t8时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断。需要说明的是，第二时间确定单元22获得调制波在一个周期T的三个过零点h、七4和&可以有很多中实现方式，例如，可以通过并网锁相环找出调制波过零点的时刻，来获得这三个过零点。需要说明的是，所述周期T是由电网频率决定的，例如，当电网频率为50Hz时，所述周期T为20ms。 参见图9，该图是本发明实施例所述并网逆变器中七电平电路的调制装置第三实施例的结构图。本发明实施例所述并网逆变器中七电平电路的调制装置第三实施例，具体可以包括第三开关管工作状态确定单元31、第三时间确定单元32和第三控制单元33。第三开关管工作状态确定单元，用于当直流电源输出电压(应用于光伏并网逆变器时，为光伏PV电压或称最大功率点跟踪电压)低于调制波的峰值时，所述直流升压电路工作，控制第一、二、八开关管Tl、T2、TB2的开通和关断，使得所述七电平电路按照七电平调节方式工作；所述第三时间确定单元，用于确定调制的时间段；具体为调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为Vt4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点Vt4和t8 ;将to延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将h延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6 ;调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，记调制波第一半周期的波形与V1/2对应的直线的两个交点对应的时间分别为A和t3，记调制波第二半周期的波形与V1/2对应的直线的两个交点对应的时间分别为t5和t7 ；调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与Vl对应的直线有两个交点，调制波第一半周期的波形与Vl对应的直线的两个交点对应的时间分别记为tly和t3y，调制波第二半周期的波形与Vl对应的直线的两个交点对应的时间分别记为t5y和t7y ;其中，的第一电容和第二电容的公共端的电压是直流电压Vl的一半V1/2 ;所述直流升压电路中第四电容CBl的电压为V2 ；所述第三控制单元，用于控制的第一开关管和第二开关管以及第八开关管的开关状态，具体为AtTt1时间段，控制的第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管和第八开关管关断山-\时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断；tly_t2y时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t2y_t3时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t3_t4时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断；t4-t5时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管关断，控制第八开关管关断；t5-t5y时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断；t5y-t7y时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t7y-t7时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t7-t8时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断。需要说明的是，第三时间确定单元32获得调制波在一个周期T的三个过零点tQ、七4和&可以有很多中实现方式，例如，可以通过并网锁相环找出调制波过零点的时刻，来获得这三个过零点。需要说明的是，所述周期T是由电网频率决定的，例如，当电网频率为50Hz时，所 述周期T为20ms。本发明还公开了一种并网逆变器，包括前文所述的七电平电路，以及与所述七电平电路输出侧并联的工频换相逆变电路。本发明还公开了一种并网逆变器，包括前文所述的七电平电路，与所述七电平电路输出侧并联的工频换相逆变电路，以及在所述七电平电路与工频换相逆变电路之间，并
联有第三电容。本发明还公开了一种控制并网逆变器的方法，所述并网逆变器包括前文所述的七电平电路，所述七电平电路采用前文所述的任何一种调制方法。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种七电平电路，其特征在于，所述七电平电路包括直流升压电路、与直流电源相并联的对称双Buck电路； 所述直流升压电路包括直流斩波器和第四电容CBl串联，且直流电源的负母线端与第四电容CBl相连，直流电源的正母线端连接直流斩波器； 所述直流斩波器和第四电容CBl的公共端与第一开关管和第一二极管的公共端之间连有第八开关管； 所述对称双Buck电路包括第一电容和第二电容串联后并联在所述直流电源两侧，第一二极管和第二二极管串联后与所述直流电源并联，第一电容与第一二极管之间设置有第一开关管，第二二极管与第二电容之间设置有第二开关管；第一二极管和第一开关管的公共端与所述七电平电路输出端之间设置有第一电感，第二开关管和第二二极管的公共端与所述七电平电路输出端之间设置有第二电感；第一电容与第二电容的连接点与第一二极管和第二二极管的连接点直接相连。
2.根据权利要求I所述的七电平电路，其特征在于，所述直流斩波器包括直流电源的正母线端与所述第四电容CBl之间串联的第五电感和第三二极管；第五电感和第三二极管的公共端与直流电源的负母线端之间设置的第七开关管。
3.根据权利要求I或2所述的七电平电路的调制方法，其特征在于，包括 控制所述第一开关管、第二开关管和第八开关管的开关状态，使得第一电容和第二电容的公共端的电压是直流电源输出电压Vl的一半；所述七电平电路的输出电压V3为电网电压的绝对值； 使得所述七电平电路的输出电压V3为以周期T且连续两个正半周的正弦脉动、峰值为电网电压峰值的波形，所述周期T为电网电压周期。
4.一种权利要求3所述的七电平电路的调制方法，其特征在于，包括 当直流电源输出电压高于调制波的峰值时，所述直流升压电路不工作，控制第一、二开关管的开通和关断，使得所述七电平电路按照五电平调节方式工作； 所述调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为h、t4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点h、t4和t8 ； 将h延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将h延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6; 所述调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，分别为L和t3，以及t5和t7 ； Vt1时间段，控制第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管关断； ti-t2时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通； t2-t3时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通； t3-t4时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断； t4-t5时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管关断； t5-t6时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通； t6-t7时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通； t7-t8时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断。
5.根据权利要求3所述的七电平电路的调制方法，其特征在于， 当直流电源输出电压高于调制波的峰值时，所述直流升压电路工作，控制第一、二、八开关管的开通和关断，使得所述七电平电路按照七电平调节方式工作； 调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为V t4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点tQ、t4和t8 ； 将h延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将h延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6; 调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，分别记为L和t3，以及t5和t7 ； 在时间点h和t2之间设置时间点tlx，在时间点t2和t3之间设置时间点t3x，时间点tlx和时间点t3x以时间点t2为中心； 在时间点t5和t6之间设置时间点t5x，在时间点t6和t7之间设置时间点t7x，时间点t5x和时间点t7x以时间点t2为中心；且tlx-t3x时间段等于t5x-t7x时间段； Vt1时间段，控制第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管关断，控制第八开关管关断； ti-tu时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断； tlx-t3x时间段，控制所述第二开关管导通，控制第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通； t3x-t3时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断； t3-t4时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断； t4-t5时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管关断，控制第八开关管关断； t5-t5x时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断； t5x-t7x时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通； t7x-t7时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断； t7-t8时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断。
6.根据权利要求3所述的七电平电路的调制方法，其特征在于， 当直流电源输出电压低于调制波的峰值时，所述直流升压电路工作，控制第一、二、八开关管的开通和关断，使得所述七电平电路按照七电平调节方式工作； 调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为V t4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点tQ、t4和t8 ； 将h延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将h延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6; 调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，分别记为L和t3，以及t5和t7 ； 调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与Vl对应的直线有两个交点，分别记为tly和t3y，以及t5y和t7y ； Vt1时间段，控制第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管关断，控制直流升压电路中的第八开关管关断； ti-tly时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断； tly-t3y时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通； t3y-t3时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断； t3-t4时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断； t4-t5时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管关断，控制第八开关管关断； t5-t5y时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断； t5y-t7y时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通； t7y-t7时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断； t7-t8时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断。
7.一种根据权利要求I或2所述的七电平电路的调制装置，其特征在于，所述调制装置通过控制所述第一开关管、第二开关管和第八开关管的开关状态，使得第一电容和第二电容的公共端的电压是直流电源输出电压Vl的一半；所述七电平电路的输出电压V3为电网电压的绝对值。
8.根据权利要求7所述的七电平电路的调制装置，其特征在于，包括第一开关管工作状态确定单元、第一时间确定单元和第一控制单元； 所述第一开关管工作状态确定单元，用于当直流电源输出电压高于调制波的幅值时，所述直流升压电路不工作，控制第一、二开关管的开通和关断，使得所述七电平电路按照五电平调节方式工作； 所述第一时间确定单元，用于确定调制的时间段；具体为调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为Vt4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点Vt4和t8 ;将t0延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将h延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6 ;调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，分别记为A和t3，以及t5和t7 ； 所述第一控制单元，用于控制第一开关管和第二开关管的开关状态，具体为Aft1时间段，控制第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管关断；ti_t2时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通； t2_t3时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通；t3_t4时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断；t4_t5时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管关断；t5_t6时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通 和关断，控制所述第二开关管导通；t6_t7时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通；t7_t8时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断。
9.根据权利要求7所述的七电平电路的调制装置，其特征在于，所述装置包括第二开关管工作状态确定单元、第二时间确定单元和第二控制单元； 所述第二开关管工作状态确定单元，用于当直流电源输出电压高于调制波的峰值时，所述直流升压电路工作，控制第一、二、八开关管的开通和关断，使得所述七电平电路按照七电平调节方式工作； 所述第二时间确定单元，用于确定调制的时间段；具体为调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为Vt4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点Vt4和t8 ;将t0延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将h延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6 ;调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，分别记为h和t3,以及t5和t7 ;在时间点h和t2之间设置时间点tlx,在时间点t2和t3之间设置时间点t3x，时间点tlx和时间点t3x以时间点t2为中心；在时间点t5和t6之间设置时间点t5x，在时间点t6和t7之间设置时间点t7x，时间点t5x和时间点t7x以时间点t2为中心；且tlx-t3x时间段等于t5x-t7x时间段；所述直流升压电路中第四电容CBl的电压为V2 ；所述第二控制单元，用于控制第一开关管和第二开关管以及第八开关管的开关状态，具体为AtTt1时间段，控制第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管和第八开关管关断时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断；tlx-t3x时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t3x_t3时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t3-t4时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断；t4_t5时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管关断，控制第八开关管关断；t5-t5x时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断；t5x-t7x时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t7x-t7时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t7-t8时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断。
10.根据权利要求7所述的七电平电路的调制装置，其特征在于，所述装置包括第三开关管工作状态确定单元、第三时间确定单元和第三控制单元； 第三开关管工作状态确定单元，用于当直流电源输出电压低于调制波的峰值时，所述直流升压电路工作，控制第一、二、八开关管的开通和关断，使得所述七电平电路按照七电平调节方式工作； 所述第三时间确定单元，用于确定调制的时间段；具体为调制波在一个周期T中有三个过零点，分别记为Vt4和t8 ；t4为周期T的中点；获得这三个过零点Vt4和t8 ;将t0延迟1/4个周期T则是第一半周期的中点t2 ;将h延迟3/4个周期T则是第二半周期的中点t6 ;调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与V1/2对应的直线有两个交点，分别记为A和t3，以及t5和t7 ;调制波的第一半周期的波形和第二半周期的波形分别与Vl对应的直线有两个交点，分别记为tly和t3y，以及t5y和t7y ;所述直流升压电路中第四电容CBl的电压为V2 ； 所述第三控制单元，用于控制第一开关管和第二开关管以及第八开关管的开关状态，具体为AtTt1时间段，控制第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制第二开关管和第八开关管关断；ti_t2时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断；tly_t3y时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t3y_t3时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t3_t4时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断；t4_t5时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第二开关管关断，控制第八开关管关断；t5_t5y时间段，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第二开关管导通，控制第八开关管关断；t5y_t7y时间段，控制所述第二开关管导通，控制所述第一开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断；控制第八开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通；t7y_t7时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制导通和关断，控制所述第一开关管导通，控制第八开关管关断；t7_t8时间段，控制所述第二开关管按照正弦脉冲宽度调制关断和导通，控制所述第一开关管关断，控制第八开关管关断。
11.一种并网逆变器，其特征在于，包括权利要求I或2所述的七电平电路，以及与所述七电平电路输出侧并联的工频换相逆变电路。
12.—种并网逆变器，其特征在于，包括权利要求I或2所述的七电平电路，与所述七电平电路输出侧并联的工频换相逆变电路，以及在所述七电平电路与工频换相逆变电路之间，并联有第三电容。
13.—种控制并网逆变器的方法，其特征在于，所述并网逆变器包括权利要求I或2所述的七电平电路，所述七电平电路采用如权利要求3至6任一项所述的调制方法。
14.一种控制并网逆变器的装置，其特征在于，所述并网逆变器包括权利要求I或2所述的七电平电路，所述七电平电路采用如权利要求7至10任一项所述的调制装置。
全文摘要
一种七电平电路、并网逆变器及其调制方法和装置。一种七电平电路包括直流升压电路、对称双Buck电路；直流升压电路包括直流斩波器和第四电容串联；直流斩波器和第四电容的公共端与第一开关管和第一二极管的公共端之间连第八开关管；对称双Buck电路包括第一、二电容串联后并联在直流电源两侧，第一、二极管串联后与直流电源并联，第一电容与第一二极管之间设第一开关管，第二二极管与第二电容之间设第二开关管；第一二极管与七电平电路输出端之间设第一电感，第二开关管和第二二极管的公共端与七电平电路输出端之间设第二电感；第一、二电容的公共点与第一、二极管的公共点相连。本发明的七电平电路、并网逆变器及其控制方法和装置，兼顾漏电流和高效率两方面的问题。
文档编号H02J3/38GK102710133SQ201210192628
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者汪洪亮, 赵为 申请人:阳光电源股份有限公司