图2。1  正激电路

2。2  新颖的三电平正激直流变换器

新颖的三电平正激直流变换器如下图所示，正激式三电平直流变换器用两个电容分压，二极管钳位从而获得三电平。由Ui/2的不同获得方式可以得出含有阳极单元和阴极单元的两种形式的正激式三电平变换器。在理想状况下，每个电容分压为Ui/2，同时开通两只开关管，变压器原边为Ui，对于含有阳极单元的变换器，只开通下关可以在原边获得Ui/2,对于含有阴极单元的变换器，只开通上管同样可以在原边获得Ui/2的电压值。合理的组织上下两管的导通时间，就可以实现电容的充放电平衡，从而使稳态时三电平得到实现；反之，两个电容上的电压有一个会升至和电源一样，另一个则降为零。

a）含有阳极单元的三电平变换器             b）含有阴极单元的三电平变换器

图2。2  正激式三电平直流变换器

2。3  正激五电平直流变换器拓扑结构的推导

本课题主要研究正激式五电平逆变器，有正激式三电平直流变换器可以演化出的正激式五电平直流变换器拓扑有两种形式：电容分压二极管钳位式和二极管钳位与级联混合式，两种电路的拓扑结构如下。首先是电容分压二极管钳位式五电平直流变换器，由于每只开关管的电压为Ui/4，所以要组合出五电平有很多种方法，图中所示的是一种简单的，四只开关管同时导通，然后在由上而下依次关闭即可得到五电平，但是四只电容的充放电却极不平衡，达到稳态时就不再有五电平

图2。3  正激式五电平直流变换器

二极管钳位与级联混合式正激式五电平直流变换器如下图所示，采用两个含有阳极单元的三电平直流变换器级联而成，上下两个级联单位独立控制，仅输出电压进行叠加，相对于电容分压二极管钳位式五电平直流，级联式不需要再去控制四个电容的均压问题，上下级联单元彼此独立，所以只需要控制好两电容均压问题。

图2。4  级联型正激五电平直流变换器

2。4  正激式五电平逆变器拓扑结构

由以上两种形式的的五电平直流变换器可以得到相应的五电平逆变器电路拓扑。电容分压二极管钳位式正激式五电平逆变电路，图2。5中a图是左右两个桥臂在负载的正负周期分别导通，分压电容电压在负载工作的第一个周期内只降不升，为了实现电容的分压均衡，对图a进行改进，图b是左右两个桥臂在开关管高频下交替导通，电容在开关周期而不是负载工作周期实现充放电，改善了电容充放电情况，但是由于一个桥臂上有四个电容串联，导通时间是T4=T5>T3=T6>T3=T7>T1=T8,即使通过交错并联的方式也很难使这种四电容实现均压，电容电压在负载电压正半周期内C2和C3就已经降为零，C1和C4两者平分电源电压。因此，这里将着重分析二极管钳位与级联混合式的五电平逆变器。

a）左右桥臂正负周期分别导通              b）左右桥臂开关周期交替导通

图2。5  电容分压二极管钳位式正激式五电平逆变电路文献综述

由于电压分压二极管钳位式的逆变器不能实现电容充放电平衡，稳态时丧失了五电平，考虑到交错并联的方式虽然不能实现电容充放电平衡，但是却意外地发现C1和C2的串联等效电容C12、C3和C4的串联等效电容C34两者总电压能够维持在1/2Ui，即交错导通确实能实现两个等效电容电压充放电平衡，但是只能实现对称导通的两个电容的分压均衡，所以对在对三电平直流变换器进行深入的思考后提出了用级联方法实现五电平，如图2。6所示为二极管钳位与级联混合式五电平逆变电路拓扑，对于此电路采取左右桥臂开关管交错导通，这种拓扑每个单元只有两个电容均压，副边必须采用全波方式的电路实现周波变换，这导致变压器的绕组过多，增加了变压器的体积，但是由于只要考虑两只电容的分压问题，对称导通能够实现电容电压平衡，从而真正的实现五电平。