Vienna四电平整流器的制作方法

本发明涉及电气领域，具体是vienna四电平整流器。
背景技术：
vienna三电平整流器被广泛应用于电动汽车充电桩、通信电源、工业变频器和交直流传动系统等低压应用领域(<480vac)。由于vienna三电平整流器的开关管电压应力为输出直流母线电压的一半，不适用于更高电压等级的大功率应用场合。虽然市场上已有应用多个开关器件串联的两电平、三电平变流器的产品，但其设计布局存在可靠性差，换流回路较大，开关器件动静态均压难度大，输入电流总谐波畸变率高，生成成本高等问题。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，一种三相三线制vienna四电平整流器，主要包括a2相电路、b2相电路、c2相电路、电容c4、电容c5、电容c6和电阻r2。记电容c4的两端分别为g端和h端。记电容c5的两端分别为h端和j端。记电容c6的两端分别为j端和p端。a2相电路、b2相电路和c2相电路并联后分别接入g端、h端、j端和p端。电容c4和电容c5通过h端串联。电容c5和电容c6通过j端串联。g端串联电阻r2后接入p端。a2相电路的电路结构如下所示：交流电源ua2的两端分别记为e端和f端。f端依次串联电感la2和二极管da7的阳极。电感la2串联二极管da7的阳极的一端记为i端。二极管da7的阴极串联二极管da9的阴极。二极管da9的阳极串联开关管sa5的源极。开关管sa5的栅极悬空。开关管sa5的漏极接入h端。二极管da9的阳极串联开关管sa6的漏极。开关管sa6的栅极悬空。开关管sa6的源极接入j端。二极管da7的阴极串联二极管da11的阳极。二极管da11的阴极接入g端。二极管da7的阴极串联开关管sa4的漏极。开关管sa4的栅极悬空。开关管sa4的源极串联二极管da8的阳极。二极管da8的阴极串联二极管da7的阳极。开关管sa4的源极串联二极管da10的阳极。二极管da10的阴极串联二极管da9的阳极。二极管da10的阳极串联二极管da12的阴极。二极管da12的阳极接入p端。b相电路的电路结构如下所示：交流电源ub2的两端分别记为e端和l端。l端依次串联电感lb2和二极管db7的阳极。二极管db7的阴极串联二极管db9的阴极。二极管db9的阳极串联开关管sb5的源极。开关管sb5的栅极悬空。开关管sb5的漏极接入h端。二极管db9的阳极串联开关管sb6的漏极。开关管sb6的栅极悬空。开关管sb6的源极接入j端。二极管db7的阴极串联二极管db11的阳极。二极管db11的阴极接入g端。二极管db7的阴极串联开关管sb4的漏极。开关管sb4的栅极悬空。开关管sb4的源极串联二极管db8的阳极。二极管db8的阴极串联二极管db7的阳极。开关管sb4的源极串联二极管db10的阳极。二极管db10的阴极串联二极管db9的阳极。二极管db10的阳极串联二极管db12的阴极。二极管db12的阳极接入p端。c相电路的电路结构如下所示：交流电源uc2的两端分别记为e端和k端。k端依次串联电感lc2和二极管dc7的阳极。二极管dc7的阴极串联二极管dc9的阴极。二极管dc9的阳极串联开关管sc5的源极。开关管sc5的栅极悬空。开关管sc5的漏极接入h端。二极管dc9的阳极串联开关管sc6的漏极。开关管sc6的栅极悬空。开关管sc6的源极接入j端。二极管dc7的阴极串联二极管dc11的阳极。二极管dc11的阴极接入g端。二极管dc7的阴极串联开关管sc4的漏极。开关管sc4的栅极悬空。开关管sc4的源极串联二极管dc8的阳极。二极管dc8的阴极串联二极管dc7的阳极。开关管sc4的源极串联二极管dc10的阳极。二极管dc10的阴极串联二极管dc9的阳极。二极管dc10的阳极串联二极管dc12的阴极。二极管dc12的阳极接入p端。交流电源ua2、交流电源ub2和交流电源uc2通过e端并联。二极管dx11电压应力udx11和二极管dx12的电压应力udx12分别如下所示：式中，udc2为三相三线制vienna四电平整流器输出直流母线电压。x＝a,b,c。开关管sx4电压应力usx4、开关管sx5电压应力usx5、开关管sx6电压应力usx6、二极管dx7电压应力udx7、二极管dx8电压应力udx8、二极管dx9电压应力udx9和二极管dx10电压应力udx10分别如下所示：式中，udc2为输出直流母线电压。x＝a,b,c。电容c4两端的电压uc4、电容c5两端的电压uc5和电容c6两端的电压uc6分别如下所示：式中，udc2为输出直流母线电压。二极管da7、二极管da8、二极管db7、二极管db8、二极管dc7和二极管dc8的工作频率为输入电源ua2、输入电源ub2和输入电源uc2的基波频率。对三相三线制vienna四电平整流器进行调制的主要步骤如下：i)设定载波频率为fs、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)。ii)a2相电路的调制信号ma2(t)、b2相电路的调制信号mb2(t)和c2相电路的调制信号mc2(t)，分别如下所示：式中，vm为调制信号的幅值。fm为调制信号的频率。m为调制比。vc为三角载波c(t)的幅值。t2为调制时间。iii)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，从而产生27个控制信号。27个控制信号分别控制开关管sa4、开关管sa5、开关管sa6、二极管da7、二极管da8、二极管da9、二极管da10、二极管da11、二极管da12、开关管sb7、开关管sb8、开关管sb9、二极管db10、二极管db11、二极管db12、开关管sb4、开关管sb5、开关管sb6、开关管sc4、开关管sc5、开关管sc6、二极管dc7、二极管dc8、二极管dc9、二极管dc10、二极管dc11和二极管dc12的通断。以1表示导通，0表示关断，三相三线制vienna四电平整流器的各个开关器件通断情况具体如下：输入电压为正半周且输出电平为udc2时，开关管sa4、开关管sa5、开关管sa6、二极管da7、二极管da8、二极管da9、二极管da10、二极管da11、二极管da12、开关管sb4、开关管sb5、开关管sb6、二极管db7、二极管db8、二极管db9、二极管db10、二极管db11、二极管db12、开关管sc4、开关管sc5、开关管sc6、二极管dc7、二极管dc8、二极管dc9、二极管dc10、二极管dc11和二极管dc12的开关状态为000100010000100010000100010。输入电压为正半周且输出电平为2/3udc2时，开关管sa4、开关管sa5、开关管sa6、二极管da7、二极管da8、二极管da9、二极管da10、二极管da11、二极管da12、开关管sb4、开关管sb5、开关管sb6、二极管db7、二极管db8、二极管db9、二极管db10、二极管db11、二极管db12、开关管sc4、开关管sc5、开关管sc6、二极管dc7、二极管dc8、二极管dc9、二极管dc10、二极管dc11和二极管dc12的开关状态为110100100110100100110100100。输入电压为正半周且输出电平为1/3udc2时，开关管sa4、开关管sa5、开关管sa6、二极管da7、二极管da8、二极管da9、二极管da10、二极管da11、二极管da12、开关管sb4、开关管sb5、开关管sb6、二极管db7、二极管db8、二极管db9、二极管db10、二极管db11、二极管db12、开关管sc4、开关管sc5、开关管sc6、二极管dc7、二极管dc8、二极管dc9、二极管dc10、二极管dc11和二极管dc12的开关状态为101100100101100100101100100。输入电压为负半周且输出电平为0时，开关管sa4、开关管sa5、开关管sa6、二极管da7、二极管da8、二极管da9、二极管da10、二极管da11、二极管da12、开关管sb4、开关管sb5、开关管sb6、二极管db7、二极管db8、二极管db9、二极管db10、二极管db11、二极管db12、开关管sc4、开关管sc5、开关管sc6、二极管dc7、二极管dc8、二极管dc9、二极管dc10、二极管dc11和二极管dc12的开关状态为000010001000010001000010001。输入电压为负半周且输出电平为1/3udc2时，开关管sa4、开关管sa5、开关管sa6、二极管da7、二极管da8、二极管da9、二极管da10、二极管da11、二极管da12、开关管sb4、开关管sb5、开关管sb6、二极管db7、二极管db8、二极管db9、二极管db10、二极管db11、二极管db12、开关管sc4、开关管sc5、开关管sc6、二极管dc7、二极管dc8、二极管dc9、二极管dc10、二极管dc11和二极管dc12的开关状态为101011000101011000101011000。输入电压为负半周且输出电平为2/3udc2时，开关管sa4、开关管sa5、开关管sa6、二极管da7、二极管da8、二极管da9、二极管da10、二极管da11、二极管da12、开关管sb4、开关管sb5、开关管sb6、二极管db7、二极管db8、二极管db9、二极管db10、二极管db11、二极管db12、开关管sc4、开关管sc5、开关管sc6、二极管dc7、二极管dc8、二极管dc9、二极管dc10、二极管dc11和二极管dc12的开关状态为110011000110011000110011000。一种三相四线制vienna四电平整流器，主要包括a1相电路、b1相电路、c1相电路、电容c1、电容c2a、电容c2b、电容c3和电阻r1。记电容c1的两端分别为g端和h端。记电容c2a的两端分别为h端和j端。记电容c2b的两端分别为j端和p端。记电容c3的两端分别为p端和q端。a1相电路、b1相电路和c1相电路并联后分别接入g端、h端、j端、p端和q端。电容c1和电容c2a通过h端串联。电容c2a和电容c2b通过j端串联。电容c2b和电容c3通过p端串联。g端串联电阻r1后接入q端。a1相电路的电路结构如下所示：交流电源ua1的两端分别记为e端和f端。e端接入电容c2a的j端。f端依次串联电感la1和二极管da1的阳极。电感la1串联二极管da1的阳极的一端记为y端。二极管da1的阴极串联二极管da3的阴极。二极管da3的阳极串联开关管sa2的源极。开关管sa2的栅极悬空。开关管sa2的漏极接入h端。二极管da3的阳极串联开关管sa3的漏极。开关管sa3的栅极悬空。开关管sa3的源极接入p端。二极管da1的阴极串联二极管da5的阳极。二极管da5的阴极接入g端。二极管da1的阴极串联开关管sa1的漏极。开关管sa1的栅极悬空。开关管sa1的源极串联二极管da2的阳极。二极管da2的阴极串联二极管da1的阳极。开关管sa1的源极串联二极管da4的阳极。二极管da4的阴极串联二极管da3的阳极。二极管da4的阳极串联二极管da6的阴极。二极管da6的阳极接入q端。b1相电路的电路结构如下所示：交流电源ub1的两端分别记为e端和l端。l端依次串联电感lb1和二极管db1的阳极。二极管db1的阴极串联二极管db3的阴极。二极管db3的阳极串联开关管sb2的源极。开关管sb2的栅极悬空。开关管sb2的漏极接入h端。二极管db3的阳极串联开关管sb3的漏极。开关管sb3的栅极悬空。开关管sb3的源极接入p端。二极管db1的阴极串联二极管db5的阳极。二极管db5的阴极接入g端。二极管db1的阴极串联开关管sb1的漏极。开关管sb1的栅极悬空。开关管sb1的源极串联二极管db2的阳极。二极管db2的阴极串联二极管db1的阳极。开关管sb1的源极串联二极管db4的阳极。二极管db4的阴极串联二极管db3的阳极。二极管db4的阳极串联二极管db6的阴极。二极管db6的阳极接入q端。c1相电路的电路结构如下所示：交流电源uc1的两端分别记为e端和k端。k端依次串联电感lc1和二极管dc1的阳极。二极管dc1的阴极串联二极管dc3的阴极。二极管dc3的阳极串联开关管sc2的源极。开关管sc2的栅极悬空。开关管sc2的漏极接入h端。二极管dc3的阳极串联开关管sc3的漏极。开关管sc3的栅极悬空。开关管sc3的源极接入p端。二极管dc1的阴极串联二极管dc5的阳极。二极管dc5的阴极接入g端。二极管dc1的阴极串联开关管sc1的漏极。开关管sc1的栅极悬空。开关管sc1的源极串联二极管dc2的阳极。二极管dc2的阴极串联二极管dc1的阳极。开关管sc1的源极串联二极管dc4的阳极。二极管dc4的阴极串联二极管dc3的阳极。二极管dc4的阳极串联二极管dc6的阴极。二极管dc6的阳极接入q端。交流电源ua1、交流电源ub1和交流电源uc1通过e端并联。二极管dx5电压应力udx5和二极管dx6的电压应力udx6分别如下所示：式中，udc1为三相四线制vienna四电平整流器输出直流母线电压。x＝a,b,c。开关管sx1电压应力usx1、开关管sx2电压应力usx2、开关管sx3电压应力usx3、二极管dx1电压应力udx1、二极管dx2电压应力udx2、二极管dx3电压应力udx3和二极管dx4电压应力udx4分别如下所示：式中，udc1为输出直流母线电压。x＝a,b,c。电容c1两端的电压uc1和电容c3两端的电压uc3分别如下所示：式中，udc1为输出直流母线电压。电容c2a两端的电压uc2a和电容c2b两端的电压uc2b分别如下所示：式中，udc1为输出直流母线电压。二极管da1、二极管da2、二极管db1、二极管db2、二极管dc1和二极管dc2的工作频率为输入电源ua1、输入电源ub1和输入电源uc1的基波频率。对三相四线制vienna四电平整流器进行调制的主要步骤如下：1)设定载波频率为fs、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)。2)a1相电路的调制信号ma1(t)、b1相电路的调制信号mb1(t)和c1相电路的调制信号mc1(t)，分别如下所示：式中，vm为调制信号的幅值。fm为调制信号的频率。m为调制比。vc为三角载波c(t)的幅值。t1为调制时间。其中，调制比m如下所示：式中，vm为调制信号的幅值。vc为三角载波c(t)的幅值。3)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，从而产生27个控制信号。27个控制信号分别控制开关管sa1、开关管sa2、开关管sa3、二极管da1、二极管da2、二极管da3、二极管da4、二极管da5、二极管da6、开关管sb1、开关管sb2、开关管sb3、二极管db1、二极管db2、二极管db3、二极管db4、二极管db5、二极管db6、开关管sc1、开关管sc2、开关管sc3、二极管dc1、二极管dc2、二极管dc3、二极管dc4、二极管dc5和二极管dc6的通断。以1表示导通，0表示关断，三相四线制vienna四电平整流器的各个开关器件通断情况具体如下：输入电压为正半周且输出电平为1/2udc1时，开关管sa1、开关管sa2、开关管sa3、二极管da1、二极管da2、二极管da3、二极管da4、二极管da5、二极管da6、开关管sb1、开关管sb2、开关管sb3、二极管db1、二极管db2、二极管db3、二极管db4、二极管db5、二极管db6、开关管sc1、开关管sc2、开关管sc3、二极管dc1、二极管dc2、二极管dc3、二极管dc4、二极管dc5和二极管dc6的开关状态为000100010000100010000100010。输入电压为正半周且输出电平为1/6udc1时，开关管sa1、开关管sa2、开关管sa3、二极管da1、二极管da2、二极管da3、二极管da4、二极管da5、二极管da6、开关管sb1、开关管sb2、开关管sb3、二极管db1、二极管db2、二极管db3、二极管db4、二极管db5、二极管db6、开关管sc1、开关管sc2、开关管sc3、二极管dc1、二极管dc2、二极管dc3、二极管dc4、二极管dc5和二极管dc6的开关状态为110100100110100100110100100。输入电压为负半周且输出电平为-1/6udc1时，开关管sa1、开关管sa2、开关管sa3、二极管da1、二极管da2、二极管da3、二极管da4、二极管da5、二极管da6、开关管sb1、开关管sb2、开关管sb3、二极管db1、二极管db2、二极管db3、二极管db4、二极管db5、二极管db6、开关管sc1、开关管sc2、开关管sc3、二极管dc1、二极管dc2、二极管dc3、二极管dc4、二极管dc5和二极管dc6的开关状态为101100100101100100101100100。输入电压为负半周且输出电平为-1/2udc1时，开关管sa1、开关管sa2、开关管sa3、二极管da1、二极管da2、二极管da3、二极管da4、二极管da5、二极管da6、开关管sb1、开关管sb2、开关管sb3、二极管db1、二极管db2、二极管db3、二极管db4、二极管db5、二极管db6、开关管sc1、开关管sc2、开关管sc3、二极管dc1、二极管dc2、二极管dc3、二极管dc4、二极管dc5和二极管dc6的开关状态为000010001000010001000010001。本发明的技术效果是毋庸置疑的。本发明降低了开关器件电压应力，也降低了开关损耗。本发明的输入电流纹波和电流谐波畸变率更小，有利于减小输入滤波器大小，降低无源器件成本。vienna四电平整流器，包括三相三线制vienna四电平整流器和三相四线制vienna四电平整流器，既适用于低压应用领域，如电动汽车充电桩，通信电源等，也适用于中压应用领域，如电动汽车快速充电站、mw级风力发电、大功率工业变频器等。附图说明图1为三相三线制vienna四电平整流器电路结构图；图2为输入电压正半周时，三相三线制vienna四电平整流器输出电平udc2所对应的a2相等效电路；图3为输入电压正半周时，三相三线制vienna四电平整流器输出电平2/3udc2所对应的a2相等效电路；图4为输入电压正半周时，三相三线制vienna四电平整流器输出电平1/3udc2所对应的a2相等效电路；图5为输入电压负半周时，三相三线制vienna四电平整流器输出电平0所对应的a2相等效电路；图6为输入电压负半周时，三相三线制vienna四电平整流器输出电平1/3udc2所对应的a2相等效电路；图7为输入电压负半周时，三相三线制vienna四电平整流器输出电平2/3udc2所对应的a2相等效电路；图8为三相三线制vienna四电平整流器b2相电路示意图；图9为三相三线制vienna四电平整流器c2相电路示意图；图10为三相四线制vienna四电平整流器电路结构图；图11为输入电压正半周时，三相四线制vienna四电平整流器输出电平1/2udc1所对应的a1相等效电路；图12为输入电压正半周时，三相四线制vienna四电平整流器输出电平1/6udc1所对应的a1相等效电路；图13为输入电压负半周时，三相四线制vienna四电平整流器输出电平-1/6udc1所对应的a1相等效电路；图14为输入电压负半周时，三相四线制vienna四电平整流器输出电平-1/2udc1所对应的a1相等效电路；图15为三相四线制vienna四电平整流器b1相电路示意图；图16为三相四线制vienna四电平整流器c1相电路示意图；图17为三相四线制vienna四电平整流器调制逻辑关系示意图；图18为三相四线制vienna四电平整流器开关序列；图19为三相三线制vienna四电平整流器调制逻辑关系示意图；图20为三相三线制vienna四电平整流器开关序列；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1：一种三相三线制vienna四电平整流器，主要包括a2相电路、b2相电路、c2相电路、电容c4、电容c5、电容c6和电阻r2。记电容c4的两端分别为g端和h端。记电容c5的两端分别为h端和j端。记电容c6的两端分别为j端和p端。a2相电路、b2相电路和c2相电路并联后分别接入g端、h端、j端和p端。电容c4和电容c5通过h端串联。电容c5和电容c6通过j端串联。g端串联电阻r2后接入p端。a2相电路的电路结构如下所示：交流电源ua2的两端分别记为e端和f端。f端依次串联电感la2和二极管da7的阳极。电感la2串联二极管da7的阳极的一端记为i端。二极管da7的阴极串联二极管da9的阴极。二极管da9的阳极串联开关管sa5的源极。开关管sa5的栅极悬空。开关管sa5的漏极接入h端。二极管da9的阳极串联开关管sa6的漏极。开关管sa6的栅极悬空。开关管sa6的源极接入j端。二极管da7的阴极串联二极管da11的阳极。二极管da11的阴极接入g端。二极管da7的阴极串联开关管sa4的漏极。开关管sa4的栅极悬空。开关管sa4的源极串联二极管da8的阳极。二极管da8的阴极串联二极管da7的阳极。开关管sa4的源极串联二极管da10的阳极。二极管da10的阴极串联二极管da9的阳极。二极管da10的阳极串联二极管da12的阴极。二极管da12的阳极接入p端。b2相电路的电路结构如下所示：交流电源ub2的两端分别记为e端和l端。l端依次串联电感lb2和二极管db7的阳极。二极管db7的阴极串联二极管db9的阴极。二极管db9的阳极串联开关管sb5的源极。开关管sb5的栅极悬空。开关管sb5的漏极接入h端。二极管db9的阳极串联开关管sb6的漏极。开关管sb6的栅极悬空。开关管sb6的源极接入j端。二极管db7的阴极串联二极管db11的阳极。二极管db11的阴极接入g端。二极管db7的阴极串联开关管sb4的漏极。开关管sb4的栅极悬空。开关管sb4的源极串联二极管db8的阳极。二极管db8的阴极串联二极管db7的阳极。开关管sb4的源极串联二极管db10的阳极。二极管db10的阴极串联二极管db9的阳极。二极管db10的阳极串联二极管db12的阴极。二极管db12的阳极接入p端。c2相电路的电路结构如下所示：交流电源ua2的两端分别记为e端和k端。k端依次串联电感lc2和二极管dc7的阳极。二极管dc7的阴极串联二极管dc9的阴极。二极管dc9的阳极串联开关管sc5的源极。开关管sc5的栅极悬空。开关管sc5的漏极接入h端。二极管dc9的阳极串联开关管sc6的漏极。开关管sc6的栅极悬空。开关管sc6的源极接入j端。二极管dc7的阴极串联二极管dc11的阳极。二极管dc11的阴极接入g端。二极管dc7的阴极串联开关管sc4的漏极。开关管sc4的栅极悬空。开关管sc4的源极串联二极管dc8的阳极。二极管dc8的阴极串联二极管dc7的阳极。开关管sc4的源极串联二极管dc10的阳极。二极管dc10的阴极串联二极管dc9的阳极。二极管dc10的阳极串联二极管dc12的阴极。二极管dc12的阳极接入p端。交流电源ua2、交流电源ub2和交流电源uc2通过e端并联。二极管dx11电压应力udx11和二极管dx12的电压应力udx12分别如下所示：式中，udc2为三相三线制vienna四电平整流器输出直流母线电压。x＝a,b,c。即开关管sx4电压应力usx4、开关管sx5电压应力usx5、开关管sx6电压应力usx6、二极管dx7电压应力udx7、二极管dx8电压应力udx8、二极管dx9电压应力udx9和二极管dx10电压应力udx10分别如下所示：式中，udc2为输出直流母线电压。x＝a,b,c。即电容c4两端的电压uc4、电容c5两端的电压uc5和电容c6两端的电压uc6分别如下所示：式中，udc2为输出直流母线电压。二极管da7、二极管da8、二极管db7、二极管db8、二极管dc7和二极管dc8的工作频率为输入电源ua2、输入电源ub2和输入电源uc2的基波频率。实施例2：对三相三线制vienna四电平整流器进行调制的主要步骤如下：1)设定载波频率为fs、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)。2)a2相电路的调制信号ma2(t)、b2相电路的调制信号mb2(t)和c2相电路的调制信号mc2(t)，分别如下所示：式中，vm为调制信号的幅值。fm为调制信号的频率。m为调制比。vc为三角载波c(t)的幅值。t2为调制时间。3)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，从而产生9个开关管的控制信号。9个控制信号控制开关管sa4、开关管sa5、开关管sa6、二极管da7、二极管da8、二极管da9、二极管da10、二极管da11、二极管da12、开关管sb4、开关管sb5、开关管sb6、二极管db7、二极管db8、二极管db9、二极管db10、二极管db11、二极管db12、开关管sc4、开关管sc5、开关管sc6、二极管dc7、二极管dc8、二极管dc9、二极管dc10、二极管dc11和二极管dc12的通断。以1表示导通，0表示关断，以a2相电路为例，各个开关管和二极管的通断情况如表1所示。表1a2相电路的开关状态uip状态sa4sa5sa6da7da8da9da10da11da12udc2图20001000102/3udc2图31101001001/3udc2图41011001000图50000100011/3udc2图61010110002/3udc2图7110011000输入电压为正半周且输出电平为udc2时，开关管sa4、开关管sa5、开关管sa6、二极管da7、二极管da8、二极管da9、二极管da10、二极管da11、二极管da12、开关管sb4、开关管sb5、开关管sb6、二极管db7、二极管db8、二极管db9、二极管db10、二极管db11、二极管db12、开关管sc4、开关管sc5、开关管sc6、二极管dc7、二极管dc8、二极管dc9、二极管dc10、二极管dc11和二极管dc12的开关状态为000100010000100010000100010。输入电压为正半周且输出电平为2/3udc2时，开关管sa4、开关管sa5、开关管sa6、二极管da7、二极管da8、二极管da9、二极管da10、二极管da11、二极管da12、开关管sb4、开关管sb5、开关管sb6、二极管db7、二极管db8、二极管db9、二极管db10、二极管db11、二极管db12、开关管sc4、开关管sc5、开关管sc6、二极管dc7、二极管dc8、二极管dc9、二极管dc10、二极管dc11和二极管dc12的开关状态为110100100110100100110100100。输入电压为正半周且输出电平为1/3udc2时，开关管sa4、开关管sa5、开关管sa6、二极管da7、二极管da8、二极管da9、二极管da10、二极管da11、二极管da12、开关管sb4、开关管sb5、开关管sb6、二极管db7、二极管db8、二极管db9、二极管db10、二极管db11、二极管db12、开关管sc4、开关管sc5、开关管sc6、二极管dc7、二极管dc8、二极管dc9、二极管dc10、二极管dc11和二极管dc12的开关状态为101100100101100100101100100。输入电压为负半周且输出电平为0时，开关管sa4、开关管sa5、开关管sa6、二极管da7、二极管da8、二极管da9、二极管da10、二极管da11、二极管da12、开关管sb4、开关管sb5、开关管sb6、二极管db7、二极管db8、二极管db9、二极管db10、二极管db11、二极管db12、开关管sc4、开关管sc5、开关管sc6、二极管dc7、二极管dc8、二极管dc9、二极管dc10、二极管dc11和二极管dc12的开关状态为000010001000010001000010001。输入电压为负半周且输出电平为1/3udc2时，开关管sa4、开关管sa5、开关管sa6、二极管da7、二极管da8、二极管da9、二极管da10、二极管da11、二极管da12、开关管sb4、开关管sb5、开关管sb6、二极管db7、二极管db8、二极管db9、二极管db10、二极管db11、二极管db12、开关管sc4、开关管sc5、开关管sc6、二极管dc7、二极管dc8、二极管dc9、二极管dc10、二极管dc11和二极管dc12的开关状态为101011000101011000101011000。输入电压为负半周且输出电平为2/3udc2时，开关管sa4、开关管sa5、开关管sa6、二极管da7、二极管da8、二极管da9、二极管da10、二极管da11、二极管da12、开关管sb4、开关管sb5、开关管sb6、二极管db7、二极管db8、二极管db9、二极管db10、二极管db11、二极管db12、开关管sc4、开关管sc5、开关管sc6、二极管dc7、二极管dc8、二极管dc9、二极管dc10、二极管dc11和二极管dc12的开关状态为110011000110011000110011000。实施例3：一种三相四线制vienna四电平整流器，主要包括a1相电路、b1相电路、c1相电路、电容c1、电容c2a、电容c2b、电容c3和电阻r1。记电容c1的两端分别为g端和h端。记电容c2a的两端分别为h端和j端。记电容c2b的两端分别为j端和p端。记电容c3的两端分别为p端和q端。a1相电路、b1相电路和c1相电路并联后分别接入g端、h端、j端、p端和q端。电容c1和电容c2a通过h端串联。电容c2a和电容c2b通过j端串联。电容c2b和电容c3通过p端串联。g端串联电阻r1后接入q端。a1相电路的电路结构如下所示：交流电源ua1的两端分别记为e端和f端。e端接入电容c2a的j端。f端依次串联电感la1和二极管da1的阳极。电感la1串联二极管da1的阳极的一端记为y端。二极管da1的阴极串联二极管da3的阴极。二极管da3的阳极串联开关管sa2的源极。开关管sa2的栅极悬空。开关管sa2的漏极接入h端。二极管da3的阳极串联开关管sa3的漏极。开关管sa3的栅极悬空。开关管sa3的源极接入p端。二极管da1的阴极串联二极管da5的阳极。二极管da5的阴极接入g端。二极管da1的阴极串联开关管sa1的漏极。开关管sa1的栅极悬空。开关管sa1的源极串联二极管da2的阳极。二极管da2的阴极串联二极管da1的阳极。开关管sa1的源极串联二极管da4的阳极。二极管da4的阴极串联二极管da3的阳极。二极管da4的阳极串联二极管da6的阴极。二极管da6的阳极接入q端。b1相电路的电路结构如下所示：交流电源ub1的两端分别记为e端和l端。l端依次串联电感lb1和二极管db1的阳极。二极管db1的阴极串联二极管db3的阴极。二极管db3的阳极串联开关管sb2的源极。开关管sb2的栅极悬空。开关管sb2的漏极接入h端。二极管db3的阳极串联开关管sb3的漏极。开关管sb3的栅极悬空。开关管sb3的源极接入p端。二极管db1的阴极串联二极管db5的阳极。二极管db5的阴极接入g端。二极管db1的阴极串联开关管sb1的漏极。开关管sb1的栅极悬空。开关管sb1的源极串联二极管db2的阳极。二极管db2的阴极串联二极管db1的阳极。开关管sb1的源极串联二极管db4的阳极。二极管db4的阴极串联二极管db3的阳极。二极管db4的阳极串联二极管db6的阴极。二极管db6的阳极接入q端。c1相电路的电路结构如下所示：交流电源uc1的两端分别记为e端和k端。k端依次串联电感lc1和二极管dc1的阳极。二极管dc1的阴极串联二极管dc3的阴极。二极管dc3的阳极串联开关管sc2的源极。开关管sc2的栅极悬空。开关管sc2的漏极接入h端。二极管dc3的阳极串联开关管sc3的漏极。开关管sc3的栅极悬空。开关管sc3的源极接入p端。二极管dc1的阴极串联二极管dc5的阳极。二极管dc5的阴极接入g端。二极管dc1的阴极串联开关管sc1的漏极。开关管sc1的栅极悬空。开关管sc1的源极串联二极管dc2的阳极。二极管dc2的阴极串联二极管dc1的阳极。开关管sc1的源极串联二极管dc4的阳极。二极管dc4的阴极串联二极管dc3的阳极。二极管dc4的阳极串联二极管dc6的阴极。二极管dc6的阳极接入q端。交流电源ua1、交流电源ub1和交流电源uc1通过e端并联。二极管dx5电压应力udx5和二极管dx6的电压应力udx6分别如下所示：式中，udc1为三相四线制vienna四电平整流器输出直流母线电压。x＝a,b,c。即开关管sx1电压应力usx1、开关管sx2电压应力usx2、开关管sx3电压应力usx3、二极管dx1电压应力udx1、二极管dx2电压应力udx2、二极管dx3电压应力udx3和二极管dx4电压应力udx4分别如下所示：式中，udc1为输出直流母线电压。x＝a,b,c。即电容c1两端的电压uc1和电容c3两端的电压uc3分别如下所示：式中，udc1为输出直流母线电压。电容c2a两端的电压uc2a和电容c2b两端的电压uc2b分别如下所示：式中，udc1为输出直流母线电压。二极管da1、二极管da2、二极管db1、二极管db2、二极管dc1和二极管dc2的工作频率为输入电源ua1、输入电源ub1和输入电源uc1的基波频率。实施例4：对三相四线制vienna四电平整流器进行调制的主要步骤如下：1)设定载波频率为fs、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)。2)a1相电路的调制信号ma1(t)、b1相电路的调制信号mb1(t)和c1相电路的调制信号mc1(t)，分别如下所示：式中，vm为调制信号的幅值。fm为调制信号的频率。m为调制比。vc为三角载波c(t)的幅值。t1为调制时间。其中，调制比m如下所示：式中，vm为调制信号的幅值。vc为三角载波c(t)的幅值。3)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，从而产生9开关管的控制信号。9个控制信号控制开关管sa1、开关管sa2、开关管sa3、二极管da1、二极管da2、二极管da3、二极管da4、二极管da5、二极管da6、开关管sb1、开关管sb2、开关管sb3、二极管db1、二极管db2、二极管db3、二极管db4、二极管db5、二极管db6、开关管sc1、开关管sc2、开关管sc3、二极管dc1、二极管dc2、二极管dc3、二极管dc4、二极管dc5和二极管dc6的通断。以1表示导通，0表示关断，以a1相电路为例，各个开关管和二极管通断情况如表1所示。表1a1相电路的开关状态uyj状态sa1sa2sa3da1da2da3da4da5da61/2udc1图110001000101/6udc1图12110100100-1/6udc1图13101100100-1/2udc1图14000010001输入电压为正半周且输出电平为1/2udc1时，开关管sa1、开关管sa2、开关管sa3、二极管da1、二极管da2、二极管da3、二极管da4、二极管da5、二极管da6、开关管sb1、开关管sb2、开关管sb3、二极管db1、二极管db2、二极管db3、二极管db4、二极管db5、二极管db6、开关管sc1、开关管sc2、开关管sc3、二极管dc1、二极管dc2、二极管dc3、二极管dc4、二极管dc5和二极管dc6的开关状态为000100010000100010000100010。输入电压为正半周且输出电平为1/6udc1时，开关管sa1、开关管sa2、开关管sa3、二极管da1、二极管da2、二极管da3、二极管da4、二极管da5、二极管da6、开关管sb1、开关管sb2、开关管sb3、二极管db1、二极管db2、二极管db3、二极管db4、二极管db5、二极管db6、开关管sc1、开关管sc2、开关管sc3、二极管dc1、二极管dc2、二极管dc3、二极管dc4、二极管dc5和二极管dc6的开关状态为110100100110100100110100100。输入电压为负半周且输出电平为-1/6udc1时，开关管sa1、开关管sa2、开关管sa3、二极管da1、二极管da2、二极管da3、二极管da4、二极管da5、二极管da6、开关管sb1、开关管sb2、开关管sb3、二极管db1、二极管db2、二极管db3、二极管db4、二极管db5、二极管db6、开关管sc1、开关管sc2、开关管sc3、二极管dc1、二极管dc2、二极管dc3、二极管dc4、二极管dc5和二极管dc6的开关状态为101100100101100100101100100。输入电压为负半周且输出电平为-1/2udc1时，开关管sa1、开关管sa2、开关管sa3、二极管da1、二极管da2、二极管da3、二极管da4、二极管da5、二极管da6、开关管sb1、开关管sb2、开关管sb3、二极管db1、二极管db2、二极管db3、二极管db4、二极管db5、二极管db6、开关管sc1、开关管sc2、开关管sc3、二极管dc1、二极管dc2、二极管dc3、二极管dc4、二极管dc5和二极管dc6的开关状态为000010001000010001000010001。当前第1页12