本发明涉及并网发电用逆变电路技术领域，具体是一种双t型四电平逆变单元及其应用电路和调制方法。
背景技术：
近年来，多电平逆变电路主要有三种较为成熟的拓扑结构：二极管钳位型、级联型和飞跨电容型。二极管钳位型多电平逆变电路拓扑存在直流母线侧各电容电压均压困难和电压压力不均匀等缺点。级联型多电平逆变电路拓扑在需提供有功功率场合，需要多个独立直流电源且不共地。飞跨电容型逆变电路的飞跨电容电压自动平衡，不能人为干预和调整，会使飞跨电容电压有一定的电压偏差，且无法改变。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种双t型四电平逆变单元，主要分为共发射极双t型四电平逆变单元和共集电极双t型四电平逆变单元两类。
所述共发射极双t型四电平逆变单元的电路结构如下：
电源uin1正极所在的一端记为e端，负极所在的一端记为f端。
所述e端依次串联电容ci1、电容ci2和电容ci3后串联所述f端。
所述e端串联电容ci1后连接开关管si1的集电极。所述开关管si1的基极悬空。所述开关管si1的发射极串联开关管si2的集电极。所述开关管si1的发射极串联开关管si3的集电极。
所述开关管si2的基极悬空。所述开关管si2的发射极串联电容ci3。
所述开关管si3的基极悬空。所述开关管si3的发射极串联开关管si4的发射极。
所述开关管si4的基极悬空。所述开关管si4的集电极串联开关管si5的发射极。所述开关管si4的集电极串联开关管si6的集电极。
所述开关管si1、所述开关管si2、所述开关管si3和所述开关管si4构成一个t型网络。
所述开关管si5的发射极串联开关管si6的集电极。所述开关管si5的基极悬空。所述开关管si5的集电极串联电容ci1。所述开关管si5的集电极串联e端。
所述开关管si6的基极悬空。所述开关管si6的发射极串联电容ci3。所述开关管si6的发射极串联f端。
所述开关管si3、所述开关管si4、所述开关管si5和所述开关管si6构成一个t型网络。
所述共集电极双t型四电平逆变单元的电路结构如下：
电源uin2正极所在的一端记为g端，负极所在的一端记为h端。
所述g端依次串联电容cii1、电容cii2和电容cii3后串联所述h端。
所述g端串联电容cii1后连接开关管sii1的集电极。所述开关管sii1的基极悬空。所述开关管sii1的发射极串联开关管sii2的集电极。所述开关管sii1的发射极串联开关管sii3的发射极。
所述开关管sii2的基极悬空。所述开关管sii2的发射极串联电容cii3。
所述开关管sii3的基极悬空。所述开关管sii3的集电极串联开关管sii4的集电极。
所述开关管sii4的基极悬空。所述开关管sii4的发射极串联开关管sii5的发射极。所述开关管sii4的发射极串联开关管sii6的集电极。
所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3和所述开关管sii4构成一个t型网络。
所述开关管sii5的发射极串联开关管sii6的集电极。所述开关管sii5的基极悬空。所述开关管sii5的集电极串联电容cii1。所述开关管sii5的集电极串联g端。
所述开关管sii6的基极悬空。所述开关管sii6的发射极串联电容cii3。所述开关管sii6的发射极串联h端。
所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5和所述开关管sii6构成一个t型网络。
一种由所述的双t型四电平逆变单元构成的单相四电平逆变电路，主要包括一个所述共集电极双t型四电平逆变单元、开关管sii7、开关管sii8和电阻r。
单相四电平逆变电路结构主要如下所示：
所述共集电极双t型四电平逆变单元的所述开关管sii5集电极串联所述开关管sii7的集电极。
所述开关管sii7的基极悬空。所述开关管sii7的发射极串联开关管sii8的集电极。所述开关管sii7的集电极串联所述共集电极双t型四电平逆变单元的电容cii1。所述开关管sii7的集电极串联所述共集电极双t型四电平逆变单元的g端。
所述开关管sii8的基极悬空。所述开关管sii8的发射极串联所述共集电极双t型四电平逆变单元的电容cii3。所述开关管sii8的发射极串联所述共集电极双t型四电平逆变单元的h端。
所述共集电极双t型四电平逆变单元中所述开关管sii4发射极、所述开关管sii5发射极和所述开关管sii6集电极交汇的一点记为j端。
所述j端串联电阻r的一端。所述电阻r的另一端串联所述开关管sii7的发射极。所述电阻r的另一端串联所述开关管sii8的集电极。
一种由所述的双t型四电平逆变单元构成的三相双t型四电平逆变电路，电路结构主要如下所示：
电源uin3正极所在的一端记为k端，负极所在的一端记为l端。
所述k端依次串联电容ciii1、电容ciii2和电容ciii3后串联所述l端。
所述k端串联电容ciii1后连接开关管sa3的集电极。所述开关管sa3的基极悬空。所述开关管sa3的发射极串联开关管sa4的集电极。所述开关管sa3的发射极串联开关管sa2的发射极。
所述开关管sa4的基极悬空。所述开关管sa4的发射极串联电容ciii3。
所述开关管sa2的基极悬空。所述开关管sa2的集电极串联开关管sa5的集电极。
所述开关管sa3、所述开关管sa4、所述开关管sa2和所述开关管sa5构成一个t型网络。
所述开关管sa5的基极悬空。所述开关管sa5的发射极串联开关管sa1的发射极。所述开关管sa5的发射极串联开关管sa6的集电极。
所述开关管sa1的发射极串联开关管sa6的集电极。所述开关管sa1的基极悬空。所述开关管sa1的集电极串联电容ciii1。所述开关管sa1的集电极串联k端。
所述开关管sa6的基极悬空。所述开关管sa6的发射极串联电容ciii3。所述开关管sa6的发射极串联l端。
所述开关管sa2、所述开关管sa5、所述开关管sa1和所述开关管sa6构成一个t型网络。
电源uin3、电容ciii1、电容ciii2、电容ciii3、开关管sa1、开关管sa2、开关管sa3、开关管sa4、开关管sa5和开关管sa6构成所述共集电极双t型四电平逆变单元i。
所述k端串联电容ciii1后连接开关管sb3的集电极。所述开关管sb3的基极悬空。所述开关管sb3的发射极串联开关管sb4的集电极。所述开关管sb3的发射极串联开关管sb2的发射极。
所述开关管sb4的基极悬空。所述开关管sb4的发射极串联电容ciii3。
所述开关管sb2的基极悬空。所述开关管sb2的集电极串联开关管sb5的集电极。
所述开关管sb3、所述开关管sb4、所述开关管sb2和所述开关管sb5构成一个t型网络。
所述开关管sb5的基极悬空。所述开关管sb5的发射极串联开关管sb1的发射极。所述开关管sb5的发射极串联开关管sb6的集电极。
所述开关管sb1的发射极串联开关管sb6的集电极。所述开关管sb1的基极悬空。所述开关管sb1的集电极串联电容ciii1。所述开关管sb1的集电极串联k端。
所述开关管sb6的基极悬空。所述开关管sb6的发射极串联电容ciii3。所述开关管sb6的发射极串联l端。
所述开关管sb2、所述开关管sb5、所述开关管sb1和所述开关管sb6构成一个t型网络。
电源uin3、电容ciii1、电容ciii2、电容ciii3、开关管sb1、开关管sb2、开关管sb3、开关管sb4、开关管sb5和开关管sb6构成所述共集电极双t型四电平逆变单元ii。
所述k端串联电容ciii1后连接开关管sc3的集电极。所述开关管sc3的基极悬空。所述开关管sc3的发射极串联开关管sc4的集电极。所述开关管sc3的发射极串联开关管sc2的发射极。
所述开关管sc4的基极悬空。所述开关管sc4的发射极串联电容ciii3。
所述开关管sc2的基极悬空。所述开关管sc2的集电极串联开关管sc5的集电极。
所述开关管sc3、所述开关管sc4、所述开关管sc2和所述开关管sc5构成一个t型网络。
所述开关管sc5的基极悬空。所述开关管sc5的发射极串联开关管sc1的发射极。所述开关管sc5的发射极串联开关管sc6的集电极。
所述开关管sc1的发射极串联开关管sc6的集电极。所述开关管sc1的基极悬空。所述开关管sc1的集电极串联电容ciii1。所述开关管sc1的集电极串联k端。
所述开关管sc6的基极悬空。所述开关管sc6的发射极串联电容ciii3。所述开关管sc6的发射极串联l端。
所述开关管sc2、所述开关管sc5、所述开关管sc1和所述开关管sc6构成一个t型网络。
电源uin3、电容ciii1、电容ciii2、电容ciii3、开关管sc1、开关管sc2、开关管sc3、开关管sc4、开关管sc5和开关管sc6构成所述共集电极双t型四电平逆变单元iii。
一种所述单相四电平逆变电路的调制方法，主要包括两种调制方法。
第一种调制方法主要包括以下步骤：
1)在逆变控制模块设定开关组合状态和输出电压。
所述单相四电平逆变电路的开关管有8个工作模式。“1”代表闭合此开关。“0”代表关断此开关。
第一工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00001001。第一工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为uin。
第二工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为10110001。第二工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为2/3uin。
第三工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为01110001。第三工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为1/3uin。
第四工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00000101。第四工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为0。
第五工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00001010。第五工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为0。
第六工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为10110010。第六工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为-1/3uin。
第七工作模式为：所述开关管s1、所述开关管s2、所述开关管s3、所述开关管s4、所述开关管s5、所述开关管s6、所述开关管s7和所述开关管s8的开关状态为01110010。第七工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为-2/3uin。
第八工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00000110。第八工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为-uin。
2)逆变控制模块根据上位机给定的载波频率，产生载波频率为fc、幅值为vc且恒定的三层三角载波c(t)。第一层三角载波记为c1(t)、第二层三角载波记为c2(t)。第三层三角载波记为c3(t)。
3)逆变控制模块根据上位机给定的所述单相四电平逆变电路输出侧电压幅值和频率要求，产生恒定的调制波m1(t)，调制频率为fm。
4)逆变控制模块利用调制波同相层叠方法，将步骤3得到的调制波m(t)和三角载波进行比较，产生八个逻辑信号。主要判断方法如下：
当调制波m(t)大于0时，产生逻辑信号a。当调制波m(t)小于0时，产生逻辑信号
当调制波m1(t)大于或等于所述第三层三角载波c3(t)时，产生逻辑信号b。当调制波m1(t)小于所述第三层三角载波c3(t)时，产生逻辑信号
当调制波m1(t)大于或等于所述第二层三角载波c2(t)时，产生逻辑信号c。当调制波m1(t)小于所述第二层三角载波c2(t)时，产生逻辑信号
当调制波m1(t)大于或等于所述第一层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号d。当调制波m1(t)小于所述第一层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号
5)根据步骤4中得到的逻辑信号选定开关管的工作模式。判断开关管sii1、开关管sii2、开关管sii3、开关管sii4、开关管sii5、开关管sii6、开关管sii7和开关管sii8的开关状态的方法如下式所示：
6)根据公式1，所述逆变控制模块将所述开关管的开关信号发送给各开关管并驱动开关管的开通和关断。
7)重复执行步骤4至步骤6，保证稳定的波形输出。
第二种调制方法主要包括以下步骤：
1)在逆变控制模块设定开关组合状态和输出电压。
所述单相四电平逆变电路的开关管有8个工作模式。“1”代表闭合此开关。“0”代表关断此开关。
第一工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00001001。第一工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为uin。
第二工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为10110001。第二工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为2/3uin。
第三工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为01110001。第三工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为1/3uin。
第四工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00000101。第四工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为0。
第五工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00001010。第五工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为0。
第六工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为10110010。第六工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为-1/3uin。
第七工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为01110010。第七工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为-2/3uin。
第八工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00000110。第八工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为-uin。
2)逆变控制模块根据上位机给定的载波频率，产生所述第一层三角载波c1(t)。
3)逆变控制模块根据上位机给定的所述单相四电平逆变电路输出侧电压幅值和频率要求，产生频率均为fm且恒定的调制波m(t)、m1(t)、调制波m2(t)和调制波m3(t)。
4)逆变控制模块利用调制波同相层叠方法，将步骤3得到的调制波m1(t)、调制波m2(t)和调制波m3(t)分别和所述第一层三角载波c1(t)进行比较，产生八个逻辑信号。主要判断方法如下：
当调制波m(t)大于0时，产生逻辑信号a。当调制波m(t)小于0时，产生逻辑信号
当调制波m1(t)大于或等于所述第一层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号d。当调制波m1(t)小于所述第三层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号
当调制波m2(t)大于或等于所述第一层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号c。当调制波m2(t)小于所述第二层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号
当调制波m3(t)大于或等于所述第一层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号b。当调制波m3(t)小于所述第一层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号
5)根据步骤4中得到的逻辑信号选定开关管的工作模式。判断开关管sii1、开关管sii2、开关管sii3、开关管sii4、开关管sii5、开关管sii6、开关管sii7和开关管sii8的开关状态的方法如下式所示：
6)根据公式4，所述逆变控制模块将所述开关管的开关信号发送给各开关管并驱动开关管的开通和关断。
7)重复执行步骤4至步骤6，保证稳定的波形输出.
一种所述三相双t型四电平逆变电路的调制方法，主要包括以下步骤：
1)在逆变控制模块设定开关组合状态和输出电平状态。
所述三相双t型四电平逆变电路的开关管有4个工作模式。“1”代表闭合此开关。“0”代表关断此开关。
第一工作模式为：所述开关管sa1、所述开关管sa2、所述开关管sa3、所述开关管sa4、所述开关管sa5、所述开关管sa6、所述开关管sb1、所述开关管sb2、所述开关管sb3、所述开关管sb4、所述开关管sb5、所述开关管sb6、所述开关管sc1、所述开关管sc2、所述开关管sc3、所述开关管sc4、所述开关管sc5和所述开关管sc6开关状态为101010101010101010。第一工作模式下三相双t型四电平逆变电路的输出电压为uin。
第二工作模式为：所述开关管sa1、所述开关管sa2、所述开关管sa3、所述开关管sa4、所述开关管sa5、所述开关管sa6、所述开关管sb1、所述开关管sb2、所述开关管sb3、所述开关管sb4、所述开关管sb5、所述开关管sb6、所述开关管sc1、所述开关管sc2、所述开关管sc3、所述开关管sc4、所述开关管sc5和所述开关管sc6开关状态为011010011010011010。第二工作模式下三相双t型四电平逆变电路的输出电压为2/3uin。
第三工作模式为：所述开关管sa1、所述开关管sa2、所述开关管sa3、所述开关管sa4、所述开关管sa5、所述开关管sa6、所述开关管sb1、所述开关管sb2、所述开关管sb3、所述开关管sb4、所述开关管sb5、所述开关管sb6、所述开关管sc1、所述开关管sc2、所述开关管sc3、所述开关管sc4、所述开关管sc5和所述开关管sc6开关状态为010110010110010110。第三工作模式下三相双t型四电平逆变电路的输出电压为1/3uin。
第四工作模式为：所述开关管sa1、所述开关管sa2、所述开关管sa3、所述开关管sa4、所述开关管sa5、所述开关管sa6、所述开关管sb1、所述开关管sb2、所述开关管sb3、所述开关管sb4、所述开关管sb5、所述开关管sb6、所述开关管sc1、所述开关管sc2、所述开关管sc3、所述开关管sc4、所述开关管sc5和所述开关管sc6开关状态为010101010101010101。第四工作模式下三相双t型四电平逆变电路的输出电压为0。
2)逆变控制模块根据上位机给定的载波频率，产生载波频率为fc、幅值为vc且恒定的三层所述三角载波c(t)。所述第一层三角载波记为c1(t)、所述第二层三角载波记为c(t)。所述第三层三角载波记为c3(t)。
3)逆变控制模块根据上位机给定的所述单相四电平逆变电路输出侧电压幅值和频率要求，产生频率均为fm且恒定的调制波ma(t)、调制波mb(t)和调制波mc(t)。
调制波ma(t)、调制波mb(t)和调制波mc(t)的调制比m为：
4)逆变控制模块利用调制波同相层叠方法，将步骤3得到的调制波ma(t)分别和所述第一层三角载波c1(t)、所述第二层三角载波c2(t)和所述第三层三角载波c3(t)进行比较，从而产生六个逻辑信号。主要判断方法如下：
当调制波ma(t)大于或等于c3(t)时，产生逻辑信号ia。当调制波ma(t)小于c3(t)时，产生逻辑信号
当调制波ma(t)大于或等于c2(t)时，产生逻辑信号ib。当调制波ma(t)小于c2(t)时，产生逻辑信号
当调制波ma(t)大于或等于c1(t)时，产生逻辑信号ic。当调制波ma(t)小于c1(t)时，产生逻辑信号
当调制波mb(t)大于或等于c3(t)时，产生逻辑信号iia。当调制波mb(t)小于c3(t)时，产生逻辑信号
当调制波mb(t)大于或等于c2(t)时，产生逻辑信号iib。当调制波mb(t)小于c2(t)时，产生逻辑信号
当调制波mb(t)大于或等于c1(t)时，产生逻辑信号iic。当调制波mb(t)小于c1(t)时，产生逻辑信号
当调制波mc(t)大于或等于c3(t)时，产生逻辑信号iiia。当调制波mc(t)小于c3(t)时，产生逻辑信号
当调制波mc(t)大于或等于c2(t)时，产生逻辑信号iiib。当调制波mc(t)小于c2(t)时，产生逻辑信号
当调制波mc(t)大于或等于c1(t)时，产生逻辑信号iiic。当调制波mc(t)小于c1(t)时，产生逻辑信号
5)根据步骤4中得到的逻辑信号选定开关管的工作模式。判断所述开关管sa1、所述开关管sa2、所述开关管sa3、所述开关管sa4、所述开关管sa5、所述开关管sa6、所述开关管sb1、所述开关管sb2、所述开关管sb3、所述开关管sb4、所述开关管sb5、所述开关管sb6、所述开关管sc1、所述开关管sc2、所述开关管sc3、所述开关管sc4、所述开关管sc5和所述开关管sc6的开关状态的方法主要如下所示：
所述开关信号ia控制所述开关管sa1导通。所述开关信号
所述开关管sa1和所述开关管sa2开关状态相反。
所述开关信号ib控制所述开关管sa3导通。所述开关信号
所述开关管sa3和所述开关管sa4开关状态相反。
所述开关信号ic控制所述开关管sa5导通。所述开关信号
所述开关管sa5和开关管sa6开关状态相反。
所述开关信号iia控制所述开关管sb1导通。所述开关信号
所述开关管sb1和所述开关管sb2开关状态相反。
所述开关信号iib控制所述开关管sb3导通。所述开关信号
所述开关管sb3和所述开关管sb4开关状态相反。
所述开关信号iic控制所述开关管sb5导通。所述开关信号
所述开关管sb5和开关管sb6开关状态相反。
所述开关信号iiia控制所述开关管sc1导通。所述开关信号
所述开关管sc1和所述开关管sc2开关状态相反。
所述开关信号iiib控制所述开关管sa3导通。所述开关信号
所述开关管sc3和所述开关管sc4开关状态相反。
所述开关信号iiic控制所述开关管sc5导通。所述开关信号
所述开关管sc5和开关管sc6开关状态相反。
6)根据步骤4产生的开关信号，逆变控制模块将开关信号发送给各开关管并根据式1驱动开关管的开通和关断。
7)重复执行步骤4至步骤6，保证稳定的波形输出。
本发明的技术效果是毋庸置疑的。相比较于现有的两电平逆变电路和三电平逆变电路，本发明涉及到的双t型四电平逆变单元及其应用电路拓扑，其输出电压电平数增加，有利于减小输出电压谐波畸变率。相比较于现有的四电平逆变电路拓扑，本发明涉及到的双t型四电平逆变单元及其应用电路拓扑，其开关器件数量大大减少，有利于节约电路设计成本。
附图说明
图1为共发射极双i型四电平单元；
图2为集电极双i型四电平单元；
图3为单相四电平逆变电路；
图4为三相双t型四电平逆变电路；
图5为单相四电平逆变电路的第一种调制方法；
图6为单相四电平逆变电路的第二种调制方法；
图7为单相四电平逆变电路第一种调制方法的实现方式；
图8为单相四电平逆变电路第二种调制方法的实现方式；
图9为三相双t型四电平逆变电路调制策略；
图10为单开关型双向开关；
图11为逆阻型双向开关。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
一种双t型四电平逆变单元，主要分为共发射极双t型四电平逆变单元和共集电极双t型四电平逆变单元两类。
进一步，所述共发射极双t型四电平逆变单元需要5个独立的驱动电源。所述共集电极双t型四电平逆变单元需要4个独立的驱动电源。
所述共发射极双t型四电平逆变单元的电路结构如下：
电源uin1正极所在的一端记为e端，负极所在的一端记为f端。
所述e端依次串联电容ci1、电容ci2和电容ci3后串联所述f端。
所述e端串联电容ci1后连接开关管si1的集电极。所述开关管si1的基极悬空。所述开关管si1的发射极串联开关管si2的集电极。所述开关管si1的发射极串联开关管si3的集电极。
进一步，每个开关管包括一个三极管和一个二极管。三极管的基极悬空。三极管的集电极串联二极管的负极。三极管的发射极串联二极管的正极。
所述开关管si2的基极悬空。所述开关管si2的发射极串联电容ci3。
所述开关管si3的基极悬空。所述开关管si3的发射极串联开关管si4的发射极。
所述开关管si4的基极悬空。所述开关管si4的集电极串联开关管si5的发射极。所述开关管si4的集电极串联开关管si6的集电极。
所述开关管si1、所述开关管si2、所述开关管si3和所述开关管si4构成一个t型网络。
所述开关管si5的发射极串联开关管si6的集电极。所述开关管si5的基极悬空。所述开关管si5的集电极串联电容ci1。所述开关管si5的集电极串联e端。
所述开关管si6的基极悬空。所述开关管si6的发射极串联电容ci3。所述开关管si6的发射极串联f端。
所述开关管si3、所述开关管si4、所述开关管si5和所述开关管si6构成一个t型网络。
优选的，所述开关管si3发射极串联所述开关管si4的结构可由单开关型双向开关代替。
单开关型双向开关的电路结构如下所示：
二极管d1的正极串联二极管d2的负极。二极管d1的负极串联开关管sx的集电极。二极管d1的负极串联二极管d3的负极。开关管sx的基极悬空。开关管sx的发射极串联二极管d2的正极。开关管sx的发射极串联二极管d4的正极。二极管d4的负极串联二极管d3的正极。
所述共集电极双t型四电平逆变单元的电路结构如下：
电源uin2正极所在的一端记为g端，负极所在的一端记为h端。
所述g端依次串联电容cii1、电容cii2和电容cii3后串联所述h端。
所述g端串联电容cii1后连接开关管sii1的集电极。所述开关管sii1的基极悬空。所述开关管sii1的发射极串联开关管sii2的集电极。所述开关管sii1的发射极串联开关管sii3的发射极。
所述开关管sii2的基极悬空。所述开关管sii2的发射极串联电容cii3。
所述开关管sii3的基极悬空。所述开关管sii3的集电极串联开关管sii4的集电极。
所述开关管sii4的基极悬空。所述开关管sii4的发射极串联开关管sii5的发射极。所述开关管sii4的发射极串联开关管sii6的集电极。
所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3和所述开关管sii4构成一个t型网络。
所述开关管sii5的发射极串联开关管sii6的集电极。所述开关管sii5的基极悬空。所述开关管sii5的集电极串联电容cii1。所述开关管sii5的集电极串联g端。
所述开关管sii6的基极悬空。所述开关管sii6的发射极串联电容cii3。所述开关管sii6的发射极串联h端。
所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5和所述开关管sii6构成一个t型网络。
优选的，所述开关管sii3集电极串联所述开关管sii4集电极的结构可由逆阻型双向开关代替。
逆阻型双向开关的电路结构如下所示：
开关管sii4的基极悬空。开关管sii4中三极管的发射极串联二极管d5的正极。开关管sii4中三极管的的集电极串联二极管d6的负极。开关管sii3中三极管的发射极串联二极管d6的正极。开关管sii3中三极管的的集电极串联二极管d5的负极。
实施例2：
一种由所述的双t型四电平逆变单元构成的单相四电平逆变电路，主要包括一个所述共集电极双t型四电平逆变单元、开关管sii7、开关管sii8和电阻r。
单相四电平逆变电路结构主要如下所示：
所述共集电极双t型四电平逆变单元的所述开关管sii5集电极串联所述开关管sii7的集电极。
所述开关管sii7的基极悬空。所述开关管sii7的发射极串联开关管sii8的集电极。所述开关管sii7的集电极串联所述共集电极双t型四电平逆变单元的电容cii1。所述开关管sii7的集电极串联所述共集电极双t型四电平逆变单元的g端。
所述开关管sii8的基极悬空。所述开关管sii8的发射极串联所述共集电极双t型四电平逆变单元的电容cii3。所述开关管sii8的发射极串联所述共集电极双t型四电平逆变单元的h端。
所述共集电极双t型四电平逆变单元中所述开关管sii4发射极、所述开关管sii5发射极和所述开关管sii6集电极交汇的一点记为j端。
所述j端串联电阻r的一端。所述电阻r的另一端串联所述开关管sii7的发射极。所述电阻r的另一端串联所述开关管sii8的集电极。
实施例3：
一种由所述的双t型四电平逆变单元构成的三相双t型四电平逆变电路，电路结构主要如下所示：
电源uin3正极所在的一端记为k端，负极所在的一端记为l端。
所述k端依次串联电容ciii1、电容ciii2和电容ciii3后串联所述l端。
所述k端串联电容ciii1后连接开关管sa3的集电极。所述开关管sa3的基极悬空。所述开关管sa3的发射极串联开关管sa4的集电极。所述开关管sa3的发射极串联开关管sa2的发射极。
所述开关管sa4的基极悬空。所述开关管sa4的发射极串联电容ciii3。
所述开关管sa2的基极悬空。所述开关管sa2的集电极串联开关管sa5的集电极。
所述开关管sa3、所述开关管sa4、所述开关管sa2和所述开关管sa5构成一个t型网络。
所述开关管sa5的基极悬空。所述开关管sa5的发射极串联开关管sa1的发射极。所述开关管sa5的发射极串联开关管sa6的集电极。
所述开关管sa1的发射极串联开关管sa6的集电极。所述开关管sa1的基极悬空。所述开关管sa1的集电极串联电容ciii1。所述开关管sa1的集电极串联k端。
所述开关管sa6的基极悬空。所述开关管sa6的发射极串联电容ciii3。所述开关管sa6的发射极串联l端。
所述开关管sa2、所述开关管sa5、所述开关管sa1和所述开关管sa6构成一个t型网络。
电源uin3、电容ciii1、电容ciii2、电容ciii3、开关管sa1、开关管sa2、开关管sa3、开关管sa4、开关管sa5和开关管sa6构成所述共集电极双t型四电平逆变单元i。
所述k端串联电容ciii1后连接开关管sb3的集电极。所述开关管sb3的基极悬空。所述开关管sb3的发射极串联开关管sb4的集电极。所述开关管sb3的发射极串联开关管sb2的发射极。
所述开关管sb4的基极悬空。所述开关管sb4的发射极串联电容ciii3。
所述开关管sb2的基极悬空。所述开关管sb2的集电极串联开关管sb5的集电极。
所述开关管sb3、所述开关管sb4、所述开关管sb2和所述开关管sb5构成一个t型网络。
所述开关管sb5的基极悬空。所述开关管sb5的发射极串联开关管sb1的发射极。所述开关管sb5的发射极串联开关管sb6的集电极。
所述开关管sb1的发射极串联开关管sb6的集电极。所述开关管sb1的基极悬空。所述开关管sb1的集电极串联电容ciii1。所述开关管sb1的集电极串联k端。
所述开关管sb6的基极悬空。所述开关管sb6的发射极串联电容ciii3。所述开关管sb6的发射极串联l端。
所述开关管sb2、所述开关管sb5、所述开关管sb1和所述开关管sb6构成一个t型网络。
电源uin3、电容ciii1、电容ciii2、电容ciii3、开关管sb1、开关管sb2、开关管sb3、开关管sb4、开关管sb5和开关管sb6构成所述共集电极双t型四电平逆变单元ii。
所述k端串联电容ciii1后连接开关管sc3的集电极。所述开关管sc3的基极悬空。所述开关管sc3的发射极串联开关管sc4的集电极。所述开关管sc3的发射极串联开关管sc2的发射极。
所述开关管sc4的基极悬空。所述开关管sc4的发射极串联电容ciii3。
所述开关管sc2的基极悬空。所述开关管sc2的集电极串联开关管sc5的集电极。
所述开关管sc3、所述开关管sc4、所述开关管sc2和所述开关管sc5构成一个t型网络。
所述开关管sc5的基极悬空。所述开关管sc5的发射极串联开关管sc1的发射极。所述开关管sc5的发射极串联开关管sc6的集电极。
所述开关管sc1的发射极串联开关管sc6的集电极。所述开关管sc1的基极悬空。所述开关管sc1的集电极串联电容ciii1。所述开关管sc1的集电极串联k端。
所述开关管sc6的基极悬空。所述开关管sc6的发射极串联电容ciii3。所述开关管sc6的发射极串联l端。
所述开关管sc2、所述开关管sc5、所述开关管sc1和所述开关管sc6构成一个t型网络。
电源uin3、电容ciii1、电容ciii2、电容ciii3、开关管sc1、开关管sc2、开关管sc3、开关管sc4、开关管sc5和开关管sc6构成所述共集电极双t型四电平逆变单元iii。
进一步，共发射极的三相双t型四电平电路需要11个独立的驱动电源。共集电极的三相双t型四电平电路需要8个独立的驱动电源。
实施例4：
一种所述单相四电平逆变电路的调制方法，主要包括两种调制方法。
第一种调制方法主要包括以下步骤：
1)在逆变控制模块设定开关组合状态和输出电压。
所述单相四电平逆变电路的开关管有8个工作模式。“1”代表闭合此开关。“0”代表关断此开关。
第一工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00001001。第一工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为uin。
第二工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为10110001。第二工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为2/3uin。
第三工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为01110001。第三工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为1/3uin。
第四工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00000101。第四工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为0。
第五工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00001010。第五工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为0。
第六工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为10110010。第六工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为-1/3uin。
第七工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为01110010。第七工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为-2/3uin。
第八工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00000110。第八工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为-uin。八个工作模式如下表所示：
表1工作模式图表
2)逆变控制模块根据上位机给定的载波频率，产生载波频率为fc、幅值为vc且恒定的三层三角载波ct。第一层三角载波记为c1(t)、第二层三角载波记为c2(t)。第三层三角载波记为c3(t)。
3)逆变控制模块根据上位机给定的所述单相四电平逆变电路输出侧电压幅值和频率要求，产生恒定的调制波m1(t)，调制波频率为fm。
4)逆变控制模块利用调制波同相层叠方法，将步骤3得到的调制波和三角载波进行比较，产生八个逻辑信号。主要判断方法如下：
当调制波m(t)大于0时，产生逻辑信号a。当调制波m(t)小于0时，产生逻辑信号
当调制波m1(t)大于或等于所述第三层三角载波c3(t)时，产生逻辑信号b。当调制波m1(t)小于所述第三层三角载波c3(t)时，产生逻辑信号
当调制波m1(t)大于或等于所述第二层三角载波c2(t)时，产生逻辑信号c。当调制波m1(t)小于所述第二层三角载波c2(t)时，产生逻辑信号
当调制波m1(t)大于或等于所述第一层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号d。当调制波m1(t)小于所述第一层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号
5)根据步骤4中得到的逻辑信号选定开关管的工作模式。判断开关管sii1、开关管sii2、开关管sii3、开关管sii4、开关管sii5、开关管sii6、开关管sii7和开关管sii8的开关状态的方法如下式所示：
6)根据公式1，所述逆变控制模块将所述开关管的开关信号发送给各开关管并驱动开关管的开通和关断。
7)重复执行步骤4至步骤6，保证稳定的波形输出。
第二种调制方法主要包括以下步骤：
1)在逆变控制模块设定开关组合状态和输出电压。
所述单相四电平逆变电路的开关管有8个工作模式。“1”代表闭合此开关。“0”代表关断此开关。
第一工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00001001。第一工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为uin。
第二工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为10110001。第二工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为2/3uin。
第三工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为01110001。第三工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为1/3uin。
第四工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00000101。第四工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为0。
第五工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00001010。第五工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为0。
第六工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为10110010。第六工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为-1/3uin。
第七工作模式为：所述开关管s1、所述开关管s2、所述开关管s3、所述开关管s4、所述开关管s5、所述开关管s6、所述开关管s7和所述开关管s8的开关状态为01110010。第七工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为-2/3uin。
第八工作模式为：所述开关管sii1、所述开关管sii2、所述开关管sii3、所述开关管sii4、所述开关管sii5、所述开关管sii6、所述开关管sii7和所述开关管sii8的开关状态为00000110。第八工作模式下所述单相四电平逆变电路的输出电压为-uin。
2)逆变控制模块根据上位机给定的载波频率，产生所述第一层三角载波c1(t)。
3)逆变控制模块根据上位机给定的所述单相四电平逆变电路输出侧电压幅值和频率要求，产生频率均为fm且恒定的调制波m(t)、m1(t)、调制波m2(t)和调制波m3(t)。
4)逆变控制模块利用调制波同相层叠方法，将步骤3得到的调制波m1(t)、调制波m2(t)和调制波m3(t)分别和所述第一层三角载波c1(t)进行比较，产生八个逻辑信号。主要判断方法如下：
当调制波m(t)大于0时，产生逻辑信号a。当调制波m(t)小于0时，产生逻辑信号
当调制波m1(t)大于或等于所述第一层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号d。当调制波m1(t)小于所述第三层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号
当调制波m2(t)大于或等于所述第一层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号c。当调制波m2(t)小于所述第二层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号
当调制波m3(t)大于或等于所述第一层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号b。当调制波m3(t)小于所述第一层三角载波c1(t)时，产生逻辑信号
5)根据步骤4中得到的逻辑信号选定开关管的工作模式。判断开关管sii1、开关管sii2、开关管sii3、开关管sii4、开关管sii5、开关管sii6、开关管sii7和开关管sii8的开关状态的方法如下式所示：
6)根据公式4，所述逆变控制模块将所述开关管的开关信号发送给各开关管并驱动开关管的开通和关断。
7)重复执行步骤4至步骤6，保证稳定的波形输出.
实施例5：
一种所述三相双t型四电平逆变电路的调制方法，主要包括以下步骤：
1)在逆变控制模块设定开关组合状态和输出电平状态。
所述三相双t型四电平逆变电路的开关管有4个工作模式。“1”代表闭合此开关。“0”代表关断此开关。
第一工作模式为：所述开关管sa1、所述开关管sa2、所述开关管sa3、所述开关管sa4、所述开关管sa5、所述开关管sa6、所述开关管sb1、所述开关管sb2、所述开关管sb3、所述开关管sb4、所述开关管sb5、所述开关管sb6、所述开关管sc1、所述开关管sc2、所述开关管sc3、所述开关管sc4、所述开关管sc5和所述开关管sc6开关状态为101010101010101010。第一工作模式下三相双t型四电平逆变电路的输出电压为uin。
第二工作模式为：所述开关管sa1、所述开关管sa2、所述开关管sa3、所述开关管sa4、所述开关管sa5、所述开关管sa6、所述开关管sb1、所述开关管sb2、所述开关管sb3、所述开关管sb4、所述开关管sb5、所述开关管sb6、所述开关管sc1、所述开关管sc2、所述开关管sc3、所述开关管sc4、所述开关管sc5和所述开关管sc6开关状态为011010011010011010。第二工作模式下三相双t型四电平逆变电路的输出电压为2/3uin。
第三工作模式为：所述开关管sa1、所述开关管sa2、所述开关管sa3、所述开关管sa4、所述开关管sa5、所述开关管sa6、所述开关管sb1、所述开关管sb2、所述开关管sb3、所述开关管sb4、所述开关管sb5、所述开关管sb6、所述开关管sc1、所述开关管sc2、所述开关管sc3、所述开关管sc4、所述开关管sc5和所述开关管sc6开关状态为010110010110010110。第三工作模式下三相双t型四电平逆变电路的输出电压为1/3uin。
第四工作模式为：所述开关管sa1、所述开关管sa2、所述开关管sa3、所述开关管sa4、所述开关管sa5、所述开关管sa6、所述开关管sb1、所述开关管sb2、所述开关管sb3、所述开关管sb4、所述开关管sb5、所述开关管sb6、所述开关管sc1、所述开关管sc2、所述开关管sc3、所述开关管sc4、所述开关管sc5和所述开关管sc6开关状态为010101010101010101。第四工作模式下三相双t型四电平逆变电路的输出电压为0。
即，所述三相双t型四电平逆变电路中每相电路的开关组合状态和输出电平状态如表2所示。
表2三相双t型四电平逆变电路开关组合状态和输出电平状态
表中，x＝a、b、c。
2)逆变控制模块根据上位机给定的载波频率，产生载波频率为fc、幅值为vc且恒定的三层所述三角载波c(t)。所述第一层三角载波记为c1(t)、所述第二层三角载波记为c2(t)。所述第三层三角载波记为c3(t)。
3)逆变控制模块根据上位机给定的所述单相四电平逆变电路输出侧电压幅值和频率要求，产生调制波频率均为fm且恒定的调制波ma(t)、调制波mb(t)和调制波mc(t)。
调制波ma(t)、调制波mb(t)和调制波mc(t)的调制比m为：
4)逆变控制模块利用调制波同相层叠方法，将步骤3得到的调制波ma(t)分别和所述第一层三角载波c1(t)、所述第二层三角载波c2(t)和所述第三层三角载波c3(t)进行比较，从而产生六个逻辑信号。主要判断方法如下：
当调制波ma(t)大于或等于c3(t)时，产生逻辑信号ia。当调制波ma(t)小于c3(t)时，产生逻辑信号
当调制波ma(t)大于或等于c2(t)时，产生逻辑信号ib。当调制波ma(t)小于c2(t)时，产生逻辑信号
当调制波ma(t)大于或等于c1(t)时，产生逻辑信号ic。当调制波ma(t)小于c1(t)时，产生逻辑信号
当调制波mb(t)大于或等于c3(t)时，产生逻辑信号iia。当调制波mb(t)小于c3(t)时，产生逻辑信号
当调制波mb(t)大于或等于c2(t)时，产生逻辑信号iib。当调制波mb(t)小于c2(t)时，产生逻辑信号
当调制波mb(t)大于或等于c1(t)时，产生逻辑信号iic。当调制波mb(t)小于c1(t)时，产生逻辑信号
当调制波mc(t)大于或等于c3(t)时，产生逻辑信号iiia。当调制波mc(t)小于c3(t)时，产生逻辑信号
当调制波mc(t)大于或等于c2(t)时，产生逻辑信号iiib。当调制波mc(t)小于c2(t)时，产生逻辑信号
当调制波mc(t)大于或等于c1(t)时，产生逻辑信号iiic。当调制波mc(t)小于c1(t)时，产生逻辑信号
5)根据步骤4中得到的逻辑信号选定开关管的工作模式。判断所述开关管sa1、所述开关管sa2、所述开关管sa3、所述开关管sa4、所述开关管sa5、所述开关管sa6、所述开关管sb1、所述开关管sb2、所述开关管sb3、所述开关管sb4、所述开关管sb5、所述开关管sb6、所述开关管sc1、所述开关管sc2、所述开关管sc3、所述开关管sc4、所述开关管sc5和所述开关管sc6的开关状态的方法主要如下所示：
所述开关信号ia控制所述开关管sa1导通。所述开关信号
所述开关管sa1和所述开关管sa2开关状态相反。
所述开关信号ib控制所述开关管sa3导通。所述开关信号
所述开关管sa3和所述开关管sa4开关状态相反。
所述开关信号ic控制所述开关管sa5导通。所述开关信号
所述开关管sa5和开关管sa6开关状态相反。
所述开关信号iia控制所述开关管sb1导通。所述开关信号
所述开关管sb1和所述开关管sb2开关状态相反。
所述开关信号iib控制所述开关管sb3导通。所述开关信号
所述开关管sb3和所述开关管sb4开关状态相反。
所述开关信号iic控制所述开关管sb5导通。所述开关信号
所述开关管sb5和开关管sb6开关状态相反。
所述开关信号iiia控制所述开关管sc1导通。所述开关信号
所述开关管sc1和所述开关管sc2开关状态相反。
所述开关信号iiib控制所述开关管sa3导通。所述开关信号
所述开关管sc3和所述开关管sc4开关状态相反。
所述开关信号iiic控制所述开关管sc5导通。所述开关信号
所述开关管sc5和开关管sc6开关状态相反。
6)根据步骤4产生的开关信号，逆变控制模块将开关信号发送给各开关管并根据式1驱动开关管的开通和关断。
7)重复执行步骤4至步骤6，保证稳定的波形输出。