CN102403919B - 多电平逆变器 - Google Patents

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Abstract

本发明的多电平逆变器包括逆变器支路，该逆变器支路被设在最高电位点和最低电位点之间，并具备有第2开关元件群。该第2开关元件群由反并联连接有二极管的开关元件串联连接而成，针对每个电源连接点均设有二极管，而且，U相输出端子连接于所述第2开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的如下连接点，即，能够使设在该连接点和所述最高电位点之间的开关元件数和设在该连接点和所述最低电位点之间的开关元件数成为等数的连接点。

Description

多电平逆变器
技术领域
本发明涉及一种多电平逆变器。
背景技术
现在，作为多电平逆变器，已开发出例如专利文献1所揭示的各种器件。
图25是表示现有的单相三电平逆变器的一方的相(称之为U相)的结构的电路图。
参照符号101、102所表示的构成要素是直流电源。直流电源101的正极连接直流电压端子101a，负极连接直流电压端子102a，在直流电压端子101a和直流电压端子102a之间，施加1/2V的电压。直流电源102的正极连接直流电压端子102a，负极连接直流电压端子103a，在直流电压端子102a和直流电压端子103a之间，施加1/2V的电压。由此，在直流电压端子101a～103a分别生成电平不同的直流电压。
在直流电压端子101a～103a和U相输出端子106之间，设有逆变器支路131。逆变器支路131包括相串联的开关元件111a～114a以及分别与这些开关元件反并联的二极管111b～114b。另外，逆变器支路131还具备二极管121和二极管122，二极管121的阳极连接在直流分压点即直流电压端子102a上，二极管122的阴极连接在所述直流分压点上。并且，通过对开关元件111a～114a进行选择性的PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)控制，使得从U相输出端子106输出U相电压。反并联的二极管111b～114b在线电压vuw的相位和输出电流io的相位不同的情况下，会被导通。
图26是表示现有的单相三电平逆变器的另一方的相(称之为W相)的结构的电路图。W相与U相共用直流电源101、102，在直流电压端子101a～103a和W相输出端子107之间，设有逆变器支路132。逆变器支路132与上述U相的逆变器支路131一样，包括相串联的开关元件115a～118a以及分别与这些开关元件反并联的二极管115b～118b。另外，逆变器支路132还具备二极管123和二极管124，二极管123的阳极连接在直流分压点即直流电压端子102a上，二极管124的阴极连接在所述直流分压点上。并且，通过对开关元件115a～118a进行选择性的PWM控制，使得从W相输出端子107输出W相电压。
图27是现有的单相三电平逆变器的电路图。图27所示的现有的单相三电平逆变器是组合图25所示的U相电流和图26所示的W相电路而成的。
在图27的单相三电平逆变器中，从U相输出端子106输出的U相电压和从W相输出端子107输出的W相电压之间的差即线电压vuw，被提供给连接在U相输出端子106和W相输出端子107之间的负载。
图27中的io表示输出电流。图28的波形图显示了线电压vuw的一个周期的波形，图29～图32的电路图显示了开关元件的状态。
以下，具体说明图29～图32。图29是表示图27的电路中的输出电流io为正电流时的，在图28的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内的开关元件的状态的电路图。图30是表示图27的电路中的输出电流io为正电流时的，在图28的从时刻t2至时刻t3的期间内的开关元件的状态的电路图。另外，图31是表示图27的电路中的输出电流io为负电流时的，在图28的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内的开关元件的状态的电路图。而图32是表示图27的电路中的输出电流io为负电流时的，在图28的从时刻t5至时刻t6的期间内的开关元件的状态的电路图。
在此，图29～图32表示了连接有使线电压vuw和输出电流io成为同相位的负载的***互连逆变器中的开关元件的状态。
以下，说明图27所示的现有单相三电平逆变器的动作。
首先，在图28的从时刻t1至时刻t4的期间内，在U相的逆变器131中，接通开关元件112a，切断开关元件114a。并对开关元件111a以及开关元件113a进行互相反极性的PWM控制。
在W相的逆变器132中，切断开关元件115a，接通开关元件117a。并对开关元件116a以及开关元件118a进行互相反极性的PWM控制。
通过如上所述的开关控制，在从时刻t1至时刻t2的期间内，以及在从时刻t3至时刻t4的期间内，会反复出现如图29所示的状态。另外，在从时刻t2至时刻t3的期间内，会反复出现如图30所示的状态。因此，线电压vuw的波形会成为图28中的从时刻t1至时刻t4的期间内所显示的波形。
然后，在图28的从时刻t4至时刻t7的期间内，在U相的逆变器支路131中，切断开关元件111a，接通开关元件113a。并对开关元件112a以及开关元件114a进行互相反极性的PWM控制。
在W相的逆变器支路132中，接通开关元件116a，切断开关元件118a。并对开关元件115a以及开关元件117a进行互相反极性的PWM控制。
通过进行如上述的开关控制，在从时刻t4至时刻t5的期间内，以及在从时刻t6至时刻t7的期间内，会反复出现如图31所示的状态。另外，在从时刻t5至时刻t6的期间内，会反复出现如图32所示的状态。因此，线电压vuw的波形成为图28中的从时刻t4至时刻t7的期间内所显示的波形。
以上述方式，在图27所示现有的单相三电平逆变器中，从时刻t1至时刻t7，进行一个周期的控制。进行完一个周期的控制之后，返回时刻t1。
作为有关多电平逆变器的现有例，除了专利文献1的多电平逆变器和图27所示的现有的单相三电平逆变器以外，专利文献2中揭示了一种中性点钳位式的多电平电力变换器。另外，专利文献3中揭示了一种用于中性点钳位式多电平逆变器的双向开关。
专利文献1：日本国专利申请，特开平5-308778号公报(公开日：1993年11月19日)
专利文献2：日本国专利申请，特开平11-220886号公报(公开日：1999年8月10日)
专利文献3：日本国专利申请，特表昭63-502953号公报(公开日：1988年10月27日)
发明内容
(发明所要解决的课题)
然而，在图27所表示的现有的单相三电平逆变器(现有的多电平逆变器)中，必须对U相输出端子106所输出的U相电压和W相电压端子107所输出的W相电压进行多级切换。因此，存在开关元件和二极管的个数较多的问题。
而且，还必须在开关元件的栅极-源极之间设置相应数量的浮动电源，而用其驱动各开关元件。
本发明是鉴于上述问题而开发的，其目的在于提供一种开关元件个数、二极管个数、浮动电源个数比现有多电平逆变器至少减少了一个的多电平逆变器。
(为了解决课题的技术手段)
为了达到以上目的，本发明的多电平逆变器包括多个直流电源、第1输出端子以及第2输出端子、第1逆变器支路、第2逆变器支路。所述多个直流电源串联连接。所述第1输出端子以及第2输出端子用于输出交流电压。所述第1逆变器支路向所述第1输出端子输出施加于所述多个直流电源的最高电位点上的直流电压，或者施加于所述多个直流电源的最低电位点上的直流电压。所述第2逆变器支路向所述第2输出端子输出施加于所述最高电位点上的直流电压、施加于所述最低电位点上的直流电压以及施加于相邻的所述直流电源之间的连接点即电源连接点上的直流电压中的任何一个直流电压。所述第1逆变器支路具备第1开关元件群，该第1开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电压点之间，由反并联连接有二极管的2个开关元件串联连接而成。所述第1开关元件群所包含的开关元件之间的连接点连接于所述第1输出端子上，所述第2逆变器支路具备第2开关元件群，该第2开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电压点之间，由反并联连接有二极管的偶数个开关元件串联连接而成。在所述第2逆变器支路中，针对每个所述电源连接点均设有与所述最高电位点相连接的二极管，该二极管的阳极连接于所述电源连接点上，且阴极被包含于所述第2开关元件群中，该二极管通过与设在所述最高电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最高电位点。在所述第2逆变器支路中，针对每个所述电源连接点还设有与所述最低电位点相连接的二极管，该二极管的阴极连接于所述电源连接点上，且阳极被包含于所述第2开关元件群中，该二极管通过与设在所述最低电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最低电位点。所述第2输出端子连接于所述第2开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的规定连接点上，该规定连接点是满足设在其与所述最高电位之间的开关元件数相同于设在其与所述最低电位点之间的开关元件数的条件的连接点。
根据所述发明，通过对所述第2逆变器支路所具备的开关元件的接通/切断进行适当的控制，能够向所述第2输出端子输出施加于所述最高电位点上的直流电压、施加于所述最低电位点上的直流电压以及施加于所述电源连接点上的直流电压中的任何一个直流电压。并且，通过适当地控制所述第1逆变器支路所具备的开关元件的接通/切断，能够向所述第1输出端子输出施加于所述最高电位点上的直流电压，或者施加于所述最低电位点上的直流电压。由此，能够输出所述交流电压。
作为一个例子，当所述第2输出端子输出正的输出电流，而且将在所述第1输出端子侧看到的所述第2输出端子的电压作为最高电位的电压时，接通所述最高电位点和所述第2输出端子之间的所有开关元件，同时接通所述最低电位点和所述第1输出端子之间的开关元件也可。
此外，作为其他的例子，当所述第2输出端子输出负的输出电流，而且将在所述第1输出端子侧看到的所述第2输出端子的电压作为最高电位的电压时，切断所述第1开关元件群所包含的所有开关元件，同时切断所述第2开关元件群所包含的所有开关元件即可。在此情况下，通过使电流流过设在所述最低电位点和所述第1输出端子之间的反并联的二极管和设在所述最高电位点和所述第2输出端子之间的反并联的二极管，能从所述第2输出端子输出负的输出电流。
另外，所述第1逆变器支路是对在背景技术部分中说明的现有的单相三电平逆变器所具备的、包括4个开关元件以及6个二极管的逆变器支路进行简化而成的，即，省略了2个开关元件和4个二极管。由于省略了2个开关元件，因此也能省略掉2个浮动电源。
从而，能够提供开关元件数、二极管数、浮动电源数比现有的多电平逆变器至少减少了1个的多电平逆变器。
为了达到以上目的，本发明的多电平逆变器包括多个直流电源、第1输出端子以及第2输出端子、第1逆变器支路、第2逆变器支路。所述多个直流电源串联连接。所述第1输出端子以及第2输出端子用于输出交流电压。所述第1逆变器支路向所述第1输出端子输出施加于所述多个直流电源的最高电位点上的直流电压、施加于所述多个直流电源的最低电位点上的直流电压以及施加于相邻的所述直流电源之间的连接点即电源连接点上的直流电压中的任何一个直流电压。所述第2逆变器支路向所述第2输出端子输出施加于所述最高电位点上的直流电压、施加于所述最低电位点上的直流电压以及施加于所述电源连接点上的直流电压中的任何一个直流电压。所述第1逆变器支路具备第1开关元件群，该第1开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电压点之间，由反并联连接有二极管的奇数个开关元件串联连接而成。在所述第1开关元件群中，针对每个所述电源连接点均设有第1开关元件，该第1开关元件的一端连接于所述电源连接点，且另一端被包含于所述第1开关元件群中，该第1开关元件通过与设在所述最高电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最高电位点。在所述第1开关元件群中，针对每个所述电源连接点还设有二极管，该二极管的阴极连接于所述电源连接点，且阳极被包含于所述第1开关元件群中，该二极管通过与设在所述最低电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最低电位点。所述第1输出端子连接于所述第1开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的规定连接点上，该规定连接点是满足设在其与所述最高电位点之间的开关元件数比设在其与所述最低电位点之间的开关元件数少一个的条件的连接点。所述第2逆变器支路具备第2开关元件群，该第2开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电压点之间，由反并联连接有二极管的奇数个开关元件串联连接而成。在所述第2开关元件群中，针对每个所述电源连接点均设有第2开关元件，该第2开关元件的一端连接于所述电源连接点上，且另一端被包含于所述第2开关元件群中，该第2开关元件通过与设在所述最高电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最高电位。在所述第2开关元件群中，针对每个所述电源连接点还设有二极管，该二极管的阴极连接于所述电源连接点上，且阳极被包含于所述第2开关元件群中，该二极管通过与设在所述最低电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最低电位点。所述第2输出端子连接于所述第2开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的规定连接点上，该规定连接点是满足设在其与所述最高电位点之间的开关元件数比设在其与所述最低电位点之间的开关元件数少一个的条件的连接点。
根据所述发明，通过对所述第2逆变器支路所具备的开关元件的接通/切断进行适当的控制，能够向所述第2输出端子输出施加于所述最高电位点上的直流电压、施加于所述最低电位点上的直流电压以及施加于所述电源连接点上的直流电压中的任何一个直流电压。并且，通过适当地控制所述第1逆变器支路所具备的开关元件的接通/切断，能够向所述第1输出端子输出施加于所述最高电位点上的直流电压、施加于所述最低电位点上的直流电压以及施加于所述电源连接点上的直流电压中的任何一个直流电压。由此，能够输出所述交流电压。
作为一个例子，当所述第2输出端子输出负的输出电流，并将在所述第1输出端子侧看到的所述第2输出端子的电压作为最低电位的电压时，接通所述最高电位点和所述第1输出端子之间的所有开关元件，同时接通所述最低电位点和所述第2输出端子之间的所有开关元件即可。
此外，作为其他的例子，当所述第2输出端子输出正的输出电流，而且将在所述第1输出端子侧看到的所述第2输出端子的电压作为最低电位的电压时，切断所述第2逆变器支路所包含的所有开关元件，同时切断所述第1逆变器支路所包含的所有开关元件即可。在此情况下，通过使电流流过设在所述最低电位点和所述第2输出端子之间的反并联的二极管和设在所述最高电位点和所述第1输出端子之间的反并联的二极管，能从所述第2输出端子输出正的输出电流。
另外，在所述多电平逆变器中，尤其是在三电平逆变器中，相比于现有的单相三电平逆变器，能够省略4个二极管。在此，虽然开关元件的个数未减少，但是，如果通过MOSFET(Metal-oxide-semiconductor field-effect transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)构成所述第1开关元件和所述第2开关元件、包含于所述第1开关元件群且一端连接于所述最高电位点的第3开关元件和包括于所述第2开关元件群且一端连接于所述最高电位点的第4开关元件，则能够共用各源极，因此能够省略掉2个浮动电源***。
从而，能够提供开关元件数、二极管数、浮动电源数比现有的多电平逆变器至少减少了1个的多电平逆变器。
为了达到以上目的，本发明的多电平逆变器包括多个直流电源、第1输出端子以及第2输出端子、第1逆变器支路、第2逆变器支路。所述多个直流电源串联连接。所述第1输出端子以及第2输出端子用于输出交流电压。所述第1逆变器支路向所述第1输出端子输出施加于所述多个直流电源的最高电位点上的直流电压、施加于所述多个直流电源的最低电位点上的直流电压以及施加于相邻的所述直流电源之间的连接点即电源连接点上的直流电压中的任何一个直流电压。所述第2逆变器支路向所述第2输出端子输出施加于所述最高电位点上的直流电压、施加于所述最低电位点上的直流电压以及施加于所述电源连接点上的直流电压中的任何一个直流电压。所述第1逆变器支路具备第1开关元件群，该第1开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电位点之间，由反并联连接有二极管的奇数个开关元件串联连接而成。在所述第1开关元件群中，针对每个所述电源连接点均设有二极管，该二极管的阳极连接于所述电源连接点上，且阴极被包含于所述第1开关元件群中，该二极管通过与设在所述最高电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最高电位点。在所述第1开关元件群中，针对每个所述电源连接点还设有第1开关元件，该第1开关元件的一端连接于所述电源连接点上，且另一端被包含于所述第1开关元件群中，该第1开关元件通过与设在所述最低电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最低电位点。所述第1输出端子连接于所述第1开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的规定连接点，该规定连接点是满足设在其与所述最高电位点之间的开关元件数比设在其与所述最低电位点之间的开关元件数多一个的条件的连接点。所述第2逆变器支路具备第2开关元件群，该第2开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电位点之间，由反并联连接有二极管的奇数个开关元件串联连接而成。在所述第2逆变器支路中，针对每个所述电源连接点设有二极管，该二极管的阳极连接于所述电源连接点上，且阴极被包含于所述第2开关元件群中，该二极管通过与设在所述最高电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最高电位点。在所述第2逆变器支路中，针对每个所述电源连接点还设有第2开关元件，该第2开关元件的一端连接于所述电源连接点上，且另一端被包含于所述第2开关元件群中，该第2开关元件通过与设在所述最低电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最低电位点。所述第2输出端子连接于所述第2开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的规定连接点，该规定连接点是满足设在其与所述最高电位点之间的开关元件数比设在其与所述最低电位点之间的开关元件数多一个的条件的连接点。
根据所述发明，通过对所述第2逆变器支路所具备的开关元件的接通/切断进行适当的控制，能够向所述第2输出端子输出施加于所述最高电位点上的直流电压、施加于所述最低电位点上的直流电压以及施加于所述电源连接点上的直流电压中的任何一个直流电压。并且，通过适当地控制所述第1逆变器支路所具备的开关元件的接通/切断，能够向所述第1输出端子输出施加于所述最高电位点上的直流电压、施加于所述最低电位点上的直流电压以及施加于所述电源连接点上的直流电压中的任何一个直流电压。由此，能够输出所述交流电压。
作为一个例子，当所述第2输出端子输出负的输出电流，而且将在所述第1输出端子侧看到的所述第2输出端子的电压作为最低电位的电压时，接通所述最高电位点和所述第1输出端子之间的所有开关元件，同时接通所述最低电位点和所述第2输出端子之间的开关元件即可。
此外，作为其他的例子，当所述第2输出端子输出负的输出电流，而且将在所述第1输出端子侧看到的所述第2输出端子的电压作为最高电位的电压时，切断所述第1逆变器支路所包含的所有开关元件，同时切断所述第2逆变器支路所包含的所有开关元件即可。在此情况下，通过使电流流过设在所述最低电位点和所述第1输出端子之间的反并的联二极管和设在所述最高电位点和所述第2输出端子之间的反并联的二极管，能从所述第2输出端子输出负的输出电流。
另外，在所述多电平逆变器中，尤其是三电平逆变器中，相比于现有的单相三电平逆变器，能够省略4个二极管。
从而，能够提供开关元件数、二极管数、浮动电源数比现有的多电平逆变器至少减少了1个的多电平逆变器。
(发明的效果)
如上所述，在本发明的多电平逆变器中，所述第1逆变器支路具备第1开关元件群，该第1开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电压点之间，由反并联连接有二极管的2个开关元件串联连接而成。所述第1开关元件群所包含的开关元件之间的连接点连接于所述第1输出端子上。所述第2逆变器支路具备第2开关元件群，该第2开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电压点之间，由反并联连接有二极管的偶数个开关元件串联连接而成。在所述第2逆变器支路中，针对每个所述电源连接点均设有与所述最高电位点相连接的二极管，该二极管的阳极连接于所述电源连接点上，且阴极被包含于所述第2开关元件群中，该二极管通过与设在所述最高电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最高电位点。在所述第2逆变器支路中，针对每个所述电源连接点还设有与所述最低电位点相连接的二极管，该二极管的阴极连接于所述电源连接点上，且阳极被包含于所述第2开关元件群中，该二极管通过与设在所述最低电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最低电位点。所述第2输出端子连接于所述第2开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的规定连接点上，该规定连接点是满足设在其与所述最高电位之间的开关元件数相同于设在其与所述最低电位点之间的开关元件数的条件的连接点。
另外，在本发明的多电平逆变器中，所述第1逆变器支路具备第1开关元件群，该第1开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电压点之间，由反并联连接有二极管的奇数个开关元件串联连接而成。在所述第1开关元件群中，针对每个所述电源连接点均设有第1开关元件，该第1开关元件的一端连接于所述电源连接点，且另一端被包含于所述第1开关元件群中，该第1开关元件通过与设在所述最高电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最高电位点。在所述第1开关元件群中，针对每个所述电源连接点还设有二极管，该二极管的阴极连接于所述电源连接点，且阳极被包含于所述第1开关元件群中，该二极管通过与设在所述最低电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最低电位点。所述第1输出端子连接于所述第1开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的规定连接点上，该规定连接点是满足设在其与所述最高电位点之间的开关元件数比设在其与所述最低电位点之间的开关元件数少一个的条件的连接点。所述第2逆变器支路具备第2开关元件群，该第2开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电压点之间，由反并联连接有二极管的奇数个开关元件串联连接而成。在所述第2开关元件群中，针对每个所述电源连接点均设有第2开关元件，该第2开关元件的一端连接于所述电源连接点上，且另一端被包含于所述第2开关元件群中，该第2开关元件通过与设在所述最高电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最高电位。在所述第2开关元件群中，针对每个所述电源连接点还设有二极管，该二极管的阴极连接于所述电源连接点上，且阳极被包含于所述第2开关元件群中，该二极管通过与设在所述最低电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最低电位点。所述第2输出端子连接于所述第2开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的规定连接点上，该规定连接点是满足设在其与所述最高电位点之间的开关元件数比设在其与所述最低电位点之间的开关元件数少一个的条件的连接点。
另外，在本发明的多电平逆变器中，所述第1逆变器支路具备第1开关元件群，该第1开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电位点之间，由反并联连接有二极管的奇数个开关元件串联连接而成。在所述第1开关元件群中，针对每个所述电源连接点均设有二极管，该二极管的阳极连接于所述电源连接点上，且阴极被包含于所述第1开关元件群中，该二极管通过与设在所述最高电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最高电位点。在所述第1开关元件群中，针对每个所述电源连接点还设有第1开关元件，该第1开关元件的一端连接于所述电源连接点上，且另一端被包含于所述第1开关元件群中，该第1开关元件通过与设在所述最低电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最低电位点。所述第1输出端子连接于所述第1开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的规定连接点，该规定连接点是满足设在其与所述最高电位点之间的开关元件数比设在其与所述最低电位点之间的开关元件数多一个的条件的连接点。所述第2逆变器支路具备第2开关元件群，该第2开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电位点之间，由反并联连接有二极管的奇数个开关元件串联连接而成。在所述第2逆变器支路中，针对每个所述电源连接点设有二极管，该二极管的阳极连接于所述电源连接点上，且阴极被包含于所述第2开关元件群中，该二极管通过与设在所述最高电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最高电位点。在所述第2逆变器支路中，针对每个所述电源连接点还设有第2开关元件，该第2开关元件的一端连接于所述电源连接点上，且另一端被包含于所述第2开关元件群中，该第2开关元件通过与设在所述最低电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最低电位点。所述第2输出端子连接于所述第2开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的规定连接点，该规定连接点是满足设在其与所述最高电位点之间的开关元件数比设在其与所述最低电位点之间的开关元件数多一个的条件的连接点。
从而，能够提供开关元件数、二极管数、浮动电源数比现有的多电平逆变器至少减少了1个的多电平逆变器。
附图说明
图1是本发明的实施例所涉及的多电平逆变器的电路图。
图2是表示图1的电路中的输出电流io为正电流时的，在图28中的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内的开关元件的状态的电路图。
图3是表示图1的电路中的输出电流io为正电流时的，在图28中的从时刻t2至时刻t3的期间内的开关元件的状态的电路图。
图4是表示图1的电路中的输出电流io为负电流时的，在图28中的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内的开关元件的状态的电路图。
图5是表示图1的电路中的输出电流io为负电流时的，在图28中的从时刻t5至时刻t6的期间内的开关元件的状态的电路图。
图6是表示图1的电路中的输出电流io为负电流时的，在图28中的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内的开关元件的状态的电路图。
图7是表示图1的电路中的输出电流io为负电流时的，在图28中的从时刻t2至时刻t3的期间内的开关元件的状态的电路图。
图8是表示图1的电路中的输出电流io为正电流时的，在图28中的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内的开关元件的状态的电路图。
图9是表示图1的电路中的输出电流io为正电流时的，在图28中的从时刻t5至时刻t6的期间内的开关元件的状态的电路图。
图10是本发明的其他实施例所涉及的多电平逆变器的电路图。
图11是表示图10的电路中的输出电流io为正电流时的，在图28中的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内的开关元件的状态的电路图。
图12是表示图10的电路中的输出电流io为负电流时的，在图28中的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内的开关元件的状态的电路图。
图13是表示图10的电路中的输出电流io为正电流时的，在图28中的从时刻t2至时刻t3的期间内的开关元件的状态的电路图。
图14是表示图10的电路中的输出电流io为负电流时的，在图28中的从时刻t2至时刻t3的期间内的开关元件的状态的电路图。
图15是表示图10的电路中的输出电流io为负电流时的，在图28中的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内的开关元件的状态的电路图。
图16是表示图10的电路中的输出电流io为正电流时的，在图28中的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内的开关元件的状态的电路图。
图17是表示图10的电路中的输出电流io为负电流时的，在图28中的从时刻t5至时刻t6的期间内的开关元件的状态的电路图。
图18是表示图10的电路中的输出电流io为正电流时的，在图28中的从时刻t5至时刻t6的期间内的开关元件的状态的电路图。
图19是通过对图10的多电平逆变器中的U相、W相逆变器支路的高端和低端进行对换而成的多电平逆变器的电路图。
图20是通过在图10的多电平逆变器2中，增设了与U相、W相逆变器支路具有相同结构的V相逆变器支路而成的三相三电平逆变器的电路图。
图21是表示在本发明的实施例以及本发明的其他实施例中，作为开关元件使用了MOSFET的情况的图。
图22是表示在本发明的实施例以及本发明的其他实施例中，作为开关元件使用了IGBT的情况的图。
图23是表示可代用为图1的逆变器支路的专利文献2中的逆变器支路的电路图。
图24是本发明的实施方式所涉及的四电平逆变器的电路图。
图25是表示现有的单相三电平逆变器的一方的相(U相)的结构的电路图。
图26是表示现有的单相三电平逆变器的另一方的相(W相)的结构的电路图。
图27是现有的单相三电平逆变器的电路图。
图28是表示线电压的1个周期的波形的波形图。
图29是表示图27的电路中的输出电流io为正电流时的，在图28中的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内的开关元件的状态的电路图。
图30是表示图27的电路中的输出电流io为正电流时的，在图28中的从时刻t2至时刻t3的期间内的开关元件的状态的电路图。
图31是表示图27的电路中的输出电流io为负电流时的，在图28中的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内的开关元件的状态的电路图。
图32是表示图27的电路中的输出电流io为负电流时的，在图28中的从时刻t5至时刻t6的期间内的开关元件的状态的电路图。
<附图标记说明>
1、2、2’   多电平逆变器
2”         三相三电平逆变器
6000        逆变器支路(第2逆变器支路)
6001        逆变器支路(第1逆变器支路)
6000’      逆变器支路
601、602    直流电源(多个直流电源)
601a～603a  直流电压端子
606         U相输出端子(第2输出端子)
607         W相输出端子(第1输出端子)
611a、612a、613a、614a  开关元件(第2开关元件群)
615a、616a  开关元件(第1开关元件群)
611b、612b、613b、614b  二极管
615b、616b  二极管
621   二极管
622   二极管
9000、9000’   逆变器支路(第2逆变器支路)
9001、9001’   逆变器支路(第1逆变器支路)
9002         逆变器支路
901、902     直流电源(多个直流电源)
901a～903a   直流电压端子
906          U相输出端子(第2输出端子)
907          W相输出端子(第1输出端子)
911a、912a、913a、914a   开关元件(第2开关元件群)
911a’、912a’、913a’、914a’   开关元件(第2开关元件群)
914a、915a、916a、       开关元件(第1开关元件群)
914a’、915a’、916a’   开关元件(第1开关元件群)
931、931’     开关元件(第2开关元件群)
932、932’     开关元件(第1开关元件群)
911b、912b、913b        二极管
911b’、912b’、913b’  二极管
914b、915b、916b        二极管
914b’、915b’、916b’  二极管
921、921b’       二极管
922、922b’       二极管
50    控制电路(控制单元)
io    输出电流
vuw   线电压(交流电压)
具体实施方式
以下，参照图1～图24说明本发明的一实施方式。首先，根据图1～图9以及图23说明本发明的一实施例，即本发明的实施例1。
[实施例1]
图1是本实施例1所涉及的多电平逆变器1的电路图。
在图1的多电平逆变器1中，U相输出端子606所输出的U相电压和W相输出端子607所输出的W相电压之差即线电压vuw(交流电压)，被提供给连接于U相输出端子606和W相输出端子607之间的负载上。图1中的io表示输出电流。
多电平逆变器1的基本结构包括直流电源601和602(多个直流电源)、逆变器支路6000(第2逆变器支路)以及逆变器支路6001(第1逆变器支路)。
直流电源601的正极连接于直流电压端子601a上，负极连接于直流电压端子602a上，在直流电压端子601a和直流电压端子602a之间施加1/2V的电压。直流电源602的正极连接于直流电压端子602a上，负极连接于直流电压端子603a上，在直流电压端子602a和直流电压端子603a之间也施加1/2V的电压。由此，在直流电压端子601a～603a，可分别生成电平不同的直流电压。
在直流电压端子601a～603a和U相输出端子606(第2输出端子)之间设有逆变器支路6000。逆变器支路6000包括相串联连接的开关元件611a～614a(偶数个开关元件)、与各开关元件反并联连接的二极管611b～614b。而且，逆变器支路6000还具备二极管621和二极管622，二极管621的阳极连接于直流分压点即直流电压端子602a，二极管622的阴极连接于所述直流分压点。另外，从开关元件611a～614a中选择两个开关元件，并对所选开关元件进行PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)控制。并且，对其他的两个开关元件的接通/切断进行设定，由此从U相输出端子606输出U相电压。
在直流电压端子601a、603a和W相输出端子607(第1输出端子)之间，设有逆变器支路6001。逆变器支路6001包括相串联连接的开关元件615a以及616a，与各开关元件反并联连接的二极管615b以及616b。而且，根据逆变器所输出的输出电流io的方向(输出电流io是正还是负)，来控制开关元件615a、616a的接通/切断，从而从W相输出端子607输出W相电压。
在图1所示的多电平逆变器1中，直流电压端子601a与开关元件611a的一端、二极管611b的阴极、开关元件615a的一端以及二极管615b的阴极相连接。
开关元件611a的另一端、二极管611b的阳极、开关元件612a的一端、二极管612b的阴极以及二极管621的阴极相连接。
开关元件612a的另一端、二极管612b的阳极、开关元件613a的一端、二极管613b的阴极以及U相输出端子606相连接。
开关元件615a的另一端、二极管615b的阳极、开关元件616a的一端、二极管616b的阴极以及W相输出端子607相连接。
开关元件613a的另一端、二极管613b的阳极、开关元件614a的一端、二极管614b的阴极以及二极管622的阳极相连接。
二极管621的阳极、二极管622的阴极以及直流电压端子602a相连接。
另外，开关元件614a的另一端、二极管614b的阳极、开关元件616a的另一端、二极管616b的阳极以及直流电压端子603a相连接。
在此，开关元件和二极管反并联连接的状态是指如下状态，即，开关的一端与二极管的阴极相连接，开关的另一端与二极管的阳极相连接，当接通开关时，即使电流从开关的一端流向另一端，二极管也不会导通的状态。
在图1所示的本实施例1的多电平逆变器1中，逆变器支路6001具有对背景技术中所说明的现有单相三电平逆变器所具备的，包括4个开关元件和6个二极管的逆变器支路132进行简化而成的结构。因此，与图27所示的现有的单相三电平逆变器相比，在图1所示的本实施例1的多电平逆变器中，能够省略2个开关元件以及4个二极管。而且，由于能省略2个开关元件，因此也能省略2个浮动电源***。
从而，能够提供开关元件数、二极管数、浮动电源数比现有的单相三电平逆变器(图27)至少减少了1个的多电平(单相三电平)逆变器。
(使线电压vuw和输出电流io同相位的负载)
图2～图5分别是表示图1的多电平逆变器1中的开关元件的状态的电路图。更具体地说，图2～图5是表示存在使线电压vuw和输出电流io成为同相位的负载的情况(例如，将本发明应用于***互连逆变器，并使其互连运转的情况)下的，开关元件的状态的电路图。与现有的例子相同，线电压vuw的一个周期的波形显示在通过图28的波形图中。
在此，***互连逆变器是指与商用***连接并能提供交流电的逆变器，而商用***是负载。
以下，具体说明图2～图5。图2是表示图1所示电路中的输出电流io为正电流时的，在图28的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内的开关元件的状态的电路图。图3是表示图1所示电路中的输出电流io为正电流时的，在图28的从时刻t2至时刻t3的期间内的开关元件的状态的电路图。此外，图4是表示图1所示电路中的输出电流io为负电流时的，在图28的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内的开关元件的状态的电路图。图5是表示图1所示电路中的输出电流io为负电流时的，在图28的从时刻t5至时刻t6的期间内的开关元件的状态的电路图。
首先，在图28的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内，在U相逆变器支路6000中，切断开关元件611a和开关元件614a。并对开关元件612a以及开关元件613a进行同极性PWM控制。进行同极性的PWM控制的情况下，接通一方的开关元件时，使另一方的开关元件也接通。切断的时候也相同。
而在W相的逆变器支路6001中，切断开关元件615a，接通开关元件616a。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图2所示的状态。因此，线电压vuw的波形会成为图28中的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内所显示的波形。线电压vuw为0时，反并联连接的二极管613b、614b被导通。
然后，在图28的从时刻t2至时刻t3的期间内，在U相逆变器支路6000中，接通开关元件612a，切断开关元件614a。并对开关元件611a以及开关元件613a进行反极性的PWM控制。进行反极性的PWM控制的情况下，接通一方的开关元件时，使另一方的开关元件切断。
而在W相的逆变器支路6001中，切断开关元件615a，接通开关元件616a。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图3所示的状态。因此，线电压vuw的波形会成为图28中的从时刻t2至时刻t3的期间内所显示的波形。
另外，在图28的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至t7的期间内，在U相逆变器支路6000中，切断开关元件611a和开关元件614a。并对开关元件612a以及开关元件613a进行同极性的PWM控制。
而在W相的逆变器支路6001中，接通开关元件615a，切断开关元件616a。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图4所示的状态。因此，线电压vuw的波形会成为图28中的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内所显示的波形。线电压vuw为0时，反并联连接的二极管611b、612b被导通。
然后，在图28的从时刻t5至时刻t6的期间内，在U相逆变器支路6000中，切断开关元件611a，接通开关元件613a。并对开关元件612a以及开关元件614a进行反极性的PWM控制。
而在W相的逆变器支路6001中，接通开关元件615a，切断开关元件616a。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图5所示的状态。因此，线电压vuw的波形会成为图28中的从时刻t5至时刻t6的期间内所显示的波形。
通过以上方法，在图1的多电平逆变器1中，进行从时刻t1至时刻t7的一个周期的控制。一个周期的控制结束之后，返回到时刻t1。
(使线电压vuw的相位和输出电流io的相位不同的负载)
图6～图9是表示存在使线电压vuw的相位和输出电流io的相位不同的负载的情况(例如，将本发明应用于***互连逆变器，并使其独立运转，负载为L负载的情况)下的，开关元件的状态的电路图。(关于***互连逆变器的独立运转L负载，将在后文中进行说明)。
在此，说明***互连逆变器的运转状态。***互连逆变器基本上有2个运转状态，即，互连运转以及独立运转。互连运转是“与商用***连接并提供交流电”的运转方式。相反，独立运转时并不连接商用***，而是向非商用***的各种负载提供交流电。进行这种独立运转时所连接的负载为电动机等的L负载时，称之为“***互连逆变器独立运转L负载”。
以下，具体说明图6～图9。图6是表示图1的电路中的输出电流io为负电流时的，在图28的从时刻t1至时刻t2的期间内和从时刻t3至时刻t4的期间内的开关元件的状态的电路图。图7是表示图1的电路中的输出电流io为负电流时的，在图28的从时刻t2至时刻t3的期间内的开关元件的状态的电路图。此外，图8是表示图1的电路中的输出电流io为正电流时的，在图28的从时刻t4至时刻t5的期间内和从时刻t6至时刻t7的期间内的开关元件的状态的电路图。图9是表示图1的电路中的输出电流io为正电流时的，在图28的从时刻t5至时刻t6的期间内的开关元件的状态的电路图。
首先，在图28的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内，当输出电流io为正电流时，在电平逆变器1中，以图2所示的状态使各开关接通/切断即可。
相反，在图28的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内，当输出电流io是负电流时，在U相逆变器支路6000中，切断开关元件611a，接通开关元件613a。并对开关元件612a以及开关元件614a进行反极性的PWM控制。而在W相逆变器支路6001中，切断开关元件615a和开关元件616a。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图6所示的状态。因此，在输出电流io为负电流的状态下，线电压vuw的波形会成为图28中的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内所显示的波形。在图6所示的状态下，反并联连接的二极管616b被导通。
然后，在图28的从时刻t2至时刻t3的期间内，当输出电流io是正电流时，在多电平逆变器1中，以图3所示的状态使各开关接通/切断即可。
相反，在图28的从时刻t2至时刻t3的期间内，当输出电流io是负电流时，在U相逆变器支路6000中，切断开关元件611a和开关元件614a。并对开关元件612a以及开关元件613a进行同极性的PWM控制。而在W相逆变器支路6001中，切断开关元件615a和开关元件616a。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图7所示的状态。因此，在输出电流io为负电流的状态下，线电压vuw的波形会成为图28中的从时刻t2至时刻t3的期间内所显示的波形。在图7所示的状态下，反并联连接的二极管616b被导通。并且，当vuw为V时，反并联连接的二极管611b、612b被导通。
然后，在图28的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内，当输出电流io为负电流时，在多电平逆变器1中，以图4所示的状态使各开关接通/切断即可。
相反，在图28的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内，当输出电流io是正电流，在U相逆变器支路6000中，接通开关元件612a，切断开关元件614a，并对开关元件611a以及开关元件613a进行反极性的PWM控制。而在W相逆变器支路6001中，切断开关元件615a和开关元件616a。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图8所示的状态。因此，在输出电流io为正电流的状态下，线电压vuw的波形会成为图28中的从时刻t4至时刻t5的期间内以及时刻t6至时刻t7的期间内所显示的波形。在图8所示的状态下，反并联连接的二极管615b被导通。
然后，在图28的从时刻t5至时刻t6的期间内，当输出电流io是负电流时，在多电平逆变器1中，以如图5所示的状态使各开关接通/切断即可。
相反，在图28的从时刻t5至时刻t6的期间内，当输出电流io是正电流时，在U相逆变器支路6000中，切断开关元件611a和开关元件614a，并对开关元件612a以及开关元件613a进行同极性的PWM控制。而在W相逆变器支路6001中，切断开关元件615a和开关元件616a。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图9所示的状态。因此，在输出电流io为正电流的状态下，线电压vuw的波形会成为图28中的从时刻t5至时刻t6的期间内显示的波形。在图9所示的状态下，反并联连接的二极管615b被导通。并且，当vuw为-V时，反并联连接的二极管613b、614b被导通。
通过以上方法，在图1的多电平逆变器1中，进行从时刻t1至时刻t7的一个周期的控制。一个周期的控制结束之后，返回到时刻t1。
如上所述，根据本实施例1的多电平逆变器1，能对逆变器支路6000所具备的开关元件的接通/切断进行适当控制。由此，能够向U相输出端子606输出施加于所述最高电位点上的直流电压、施加于所述最低电位点上的直流电压以及施加于所述电源连接点上的直流电压中的任何一个电压。另外，通过对逆变器支路6001所具备的开关元件的接通/切断进行适当控制，能够向W相输出端子607输出施加于所述最高电位点上的直流电压，或者施加于所述最低电位点上的直流电压。从而，能够输出线电压Vuw。
多电平逆变器1还具备控制电路50(控制单元)。可以是，控制电路50向第1开关元件群所包含的开关元件615a、616a以及第2开关元件群所包含的开关元件611a～614a输出用于控制各开关元件的导通或者切断的信号。另外还可以是，控制电路50控制第1开关群所包含的开关元件615a、616a，以避免这些开关元件同时接通，并控制第2开关元件群所包含的开关元件611a～614a，以避免这些开关元件同时接通。此外，在进行以上控制的同时，控制电路50还可以进行如图2～图9所示的开关控制。即，控制电路50可以对所述第2开关元件群所包含的开关元件中的任意个开关元件进行脉宽调制，而对其他开关元件进行维持其接通或者切断状态的控制。而且，控制电路50还可以根据所述第2输出端子所输出的输出电流的极性，来控制所述第1开关元件群所包含的开关元件中的任意开关元件以致其接通或者切断。
由此，作为线电压Vuw，能够输出已进行脉宽调制的电压。
而且，多电平逆变器1能应用于要求输出电流io必须是正电流的负载中，或者要求输出电流io必须是负电流的负载中。
作为本实施例1的变形例，可以用图23所示的专利文献2的逆变器支路6000’取代图1的逆变器支路6000。根据专利文献2所涉及的发明的效果，能够进一步减少二极管和浮动电源的数量。
(实施例2)
以下，参照图10～图20来说明本发明的其他实施例，即本发明的实施例2。本实施例2中未说明的结构即是与以上实施例1相同的结构。此外，为了便于进行说明，对于与实施例1相关的图面所示的部件相同的部件，付与相同的符号并省略其相关说明。
图10是本实施例2的多电平逆变器2的电路图。
在图10所示的多电平逆变器2中，U相输出端子906所输出的U相电压和W相输出端子907所输出的W相电压之差即线电压vuw，将被提供给连接于U相输出端子906和W相输出端子907之间的负载。图10中的io是输出电流。并且，与现有例一样，线电压vuw的一个周期的波形显示在图28的波形图中。
多电平逆变器2大致包括直流电源901和902(多个直流电源)、逆变器支路9000(第2逆变器支路)以及逆变器支路9001(第1逆变器支路)。
直流电源901的正极连接于直流电压端子901a上，负极连接于直流电压端子902a上，在直流电压端子901a和直流电压端子902a之间施加1/2V的电压。直流电源902的正极连接于直流电压端子902a上，负极连接于直流电压端子903a上，在直流电压端子902a和直流电压端子903a之间施加1/2V的电压。由此，在直流电压端子901a～903a，可分别生成电平不同的直流电压。
在直流电压端子901a～903a和U相输出端子906(第2输出端子)之间设有逆变器支路9000。逆变器支路9000包括相串联连接的开关元件911a～913a(第2开关元件群)、与各开关元件反并联连接的二极管911b～913b。而且，逆变器支路9000还具备开关元件931(第2开关元件)和二极管921，该开关元件931的一端连接于直流分压点即直流电压端子902a，二极管921的阴极连接于所述直流分压点。此外，根据多电平逆变器2的输出电流io的方向(输出电流io是正电流还是负电流)，来控制开关元件911a、931a的接通/切断，并对开关元件912a、913a进行选择性的PWM控制。从而，从U相输出端子906输出U相电压。
在直流电压端子901a～903a和W相输出端子907(第1输出端子)之间，设有逆变器支路9001。逆变器支路9001具备相串联连接的开关元件914a～916a(第1开关元件群)、与各开关元件反并联连接的二极管914b～916b。而且，逆变器支路9001还具备开关元件932(第1开关元件)和二极管922，开关元件932的一端连接于直流分压点即直流电压端子902a，二极管922的阴极连接于所述直流分压点。此外，根据多电平逆变器2的输出电流io的方向来控制开关元件914a、931的接通/切断，并对开关元件915a、916a进行选择性的PWM控制，从而从W相输出端子907输出W相电压。
在图10的多电平逆变器2中，直流电压端子901a与开关元件911a的一端、二极管911b的阴极、开关元件914a的一端以及二极管914b的阴极相连接。
开关元件911a的另一端、二极管911b的阳极、开关元件912a的一端、二极管912b的阴极、开关元件931的另一端以及U相输出端子906相连接。
开关元件912a的另一端、二极管912b的阳极、开关元件913a的一端、二极管913b的阴极以及二极管921的阳极相连接。
开关元件914a的另一端、二极管914b的阳极、开关元件915a的一端、二极管915b的阴极、开关元件932的另一端以及W相输出端子907相连接。
开关元件915a的另一端、二极管915b的阳极、开关元件916a的一端、二极管916b的阴极以及二极管922的阳极相连接。
开关元件931的一端、二极管921的阴极、开关元件932的一端、二极管922的阴极以及直流电压端子902a相连接。
而且，开关元件913a的另一端、二极管913b的阳极、开关元件916a的另一端、二极管916b的阳极以及直流电压端子903a相连接。
在图10所示的本实施例2的多电平逆变器2中，与图27所示的现有的单相三电平逆变器相比，二极管减少了4个。虽然开关元件的数量并未减少，但是，如果使用MOSFET来形成图10中的开关元件911a、931以及开关元件914a、932，可实现电源共用。从而，能减掉2个浮动电源***。
因此，能够提供开关元件数、二极管数、浮动电源数比现有的单相三电平逆变器(图27)比现有的单相三电平逆变器(图27)至少减少了一个的多电平(单相三电平)逆变器。
图11～图18分别是表示图10的多电平逆变器2中的开关元件的状态的电路图。
以下，具体说明图11～图18。图11是表示图10所示电路中的输出电流io为正电流时的，在图28的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内的开关元件的状态的电路图。图12是表示图10所示电路中的输出电流io为负电流时的，在图28的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内的开关元件的状态的电路图。另外，图13是表示图10所示电路中的输出电流io为正电流时的，在图28的从时刻t2至时刻t3的期间内的开关元件的状态的电路图。图14是表示图10所示电路中的输出电流io为负电流时的，在图28的从时刻t2至时刻t3的期间内的开关元件的状态的电路图。此外，图15是表示图10所示电路中的输出电流io为负电流时的，在图28的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内的开关元件的状态的电路图。图16是表示图10所示电路中的输出电流io为正电流时的，在图28的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内的开关元件的状态的电路图。另外，图17是表示图10所示电路中的输出电流io为负电流时的，在图28的从时刻t5至时刻t6的期间内的开关元件的状态的电路图。图18是表示图10所示电路中的输出电流io为正电流时的，在图28的从时刻t5至时刻t6的期间内的开关元件的状态的电路图。
首先，考虑在图28的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内，输出电流io为正电流的情况。此时，在U相逆变器支路9000中，接通开关元件911a，切断开关元件912a、开关元件913a和开关元件931。而在W相逆变器支路9001中，切断开关元件914a、开关元件916a、开关元件932，并对开关元件915a进行PWM控制。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图11所示的状态。因此，在输出电流io为正电流的状态下，线电压vuw的波形会成为图28中的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内显示的波形。线电压vuw为0时，反并联连接的二极管914b被导通。
接下来，考虑在图28的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内，输出电流io为负电流的情况。此时，在U相逆变器支路9000中，切断开关元件911a、开关元件913a和开关元件931，并对开关元件912a进行PWM控制。而在W相逆变器支路9001中，切断开关元件914a、开关元件915a和开关元件916a、接通开关元件932。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图12所示的状态。因此，在输出电流io为负电流的状态下，线电压vuw的波形会成为图28中的从时刻t1至时刻t2的期间内以及从时刻t3至时刻t4的期间内显示的波形。线电压vuw为1/2V时，反并联连接的二极管911b被导通。
然后，考虑在图28的从时刻t2至时刻t3的期间内，输出电流io为正电流的情况。此时，在U相逆变器支路9000中，接通开关元件911a，切断开关元件912a、开关元件913a和开关元件931。而在W相逆变器支路9001中，切断开关元件914a和开关元件932，接通开关元件915a。并对开关元件916a进行PWM控制。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图13所示的状态。因此，在输出电流io为正电流的状态下，线电压vuw的波形会成为图28中的从时刻t2至时刻t3的期间内显示的波形。
相反，在图28的从时刻t2至时刻t3的期间内，输出电流io为负电流时，在U相逆变器支路9000中，切断开关元件911a、开关元件913a和开关元件931。并对开关元件912a进行PWM控制。而在W相逆变器支路9001中，切断开关元件914a、开关元件915a、开关元件916a和开关元件932。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图14所示的状态。因此，在输出电流io为负电流的状态下，线电压vuw成为图28中的从时刻t2至时刻t3的期间内显示的波形。在图14所示的状态下，反并联连接的二极管915b、916b被导通。线电压vuw为V时，反并联连接的二极管911b被导通。
接下来，考虑在图28的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内，输出电流io为负电流的情况。此时，在U相逆变器支路9000中，切断开关元件911a、开关元件913a和开关元件931，并对开关元件912a进行PWM控制。而在W相逆变器支路9001中，接通开关元件914a，切断开关元件915a、开关元件916a和开关元件932。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图15所示的状态。因此，在输出电流io为负电流的状态下，线电压vuw的波形成为图28中的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内显示的波形。线电压vuw为0时，反并联连接的二极管911b被导通。
接下来，考虑在图28的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内，输出电流io为正电流时的情况。此时，在U相逆变器支路9000中，切断开关元件911a、开关元件912a和开关元件913a，接通开关元件931。而在W相逆变器支路9001中，切断开关元件914a、开关元件916a和开关元件932。并对开关元件915a进行PWM控制。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图16所示的状态。因此，在输出电流io为正电流的状态下，线电压vuw的波形会成为图28中的从时刻t4至时刻t5的期间内以及从时刻t6至时刻t7的期间内显示的波形。线电压vuw为-1/2V时，反并联连接的二极管914b被导通。
另外，在图28的从时刻t5至时刻t6的期间内，输出电流io为负电流时，在U相逆变器支路9000中，切断开关元件911a和开关元件931，接通开关元件912a，并对开关元件913a进行PWM控制。而在W相逆变器支路9001中，接通开关元件914a，切断开关元件915a、开关元件916a和开关元件932。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图17所示的状态。因此，在输出电流io为负电流的状态下，线电压vuw的波形会成为图28中的从时刻t5至时刻t6的期间内显示的波形。
相反，在图28的从时刻t5至时刻t6的期间内，输出电流io为正电流时，在U相逆变器支路9000中，切断开关元件911a、开关元件912a、开关元件913a和开关元件931。而在W相逆变器支路9001中，切断开关元件914a、开关元件916a和开关元件932。并对开关元件915a进行PWM控制。
当进行如上所述的开关控制时，将会反复出现图18所示的状态。因此，在输出电流io为正电流的状态下，线电压vuw的波形会成为图28中的从时刻t5至时刻t6的期间内显示的波形。在图18所示的状态下，反并联连接的二极管912b、913b被导通。线电压vuw为-V时，反并联连接的二极管914b被导通。
通过以上方法，在图10的多电平逆变器2中，进行从时刻t1至时刻t7的一周期控制。一周期控制结束之后，返回到时刻t1。
如上所述，根据本实施例2的多电平逆变器2，能对逆变器支路9000所具备的开关元件的接通/切断进行适当控制。由此，能够向U相输出端子906输出施加于所述最高电位点上的直流电压、施加于所述最低电位点上的直流电压、施加于所述电源连接点上的直流电压中的任何一个。另外，通过对逆变器支路9001的开关元件的接通/切断进行适当控制，能够向W相输出端子907输出施加于所述最高电位点上的直流电压、施加于所述最低电位点上的直流电压中以及施加于所示电源连接点上的直流电压中的任何一个。从而，能够输出线电压Vuw。
多电平逆变器2还可以具备控制电路50(控制单元)。控制电路50向开关元件输出用于控制开关元件的接通或者切断的信号。控制电路50输出信号的对象包括：第1开关元件群所包含的开关元件914a、915a、916a；第2开关元件群所包含的开关元件911a、912a、913a。控制电路50可以控制第1开关群所包含的开关元件914a、915a、916a，以避免这些开关元件全都同时接通，并控制第2开关元件群所包含的开关元件911a、912a、913a，以避免这些开关元件同时接通。此外，在进行以上控制的同时，控制电路50还可以进行图11～图18所示的开关控制。即，控制电路50可以对所述最低电位点903a和W相输出端子907之间的开关元件之中的任意个开关元件或者所述最低电位点903a和U相输出端子906之间的开关元件之中的任意个开关元件进行脉宽调制。并且，控制电路50可以对其他开关元件中的在所述最低电位点903a和W相输出端子907、U相输出端子906之间的开关元件进行维持其接通或者切断的控制。另外，控制电路50还可以对所述最高电位点901a和W相输出端子907之间的开关元件、所示最高电位点901a和U相输出端子906之间的开关元件、所述第1开关元件932以及第2开关元件931进行控制。此时，根据从U相输出端子906输出的输出电流io的极性，来对各开关元件的接通或者切断进行控制。
由此，作为线电压Vuw，能够输出已进行脉宽调制的电压。
而且，多电平逆变器2能应用于要求输出电流io必须是正电流的负载、要求输出电流io必须是负电流的负载的两者。
(实施例2的变形例)
作为本实施例2的变形例，可以用图19所示的多电平逆变器2’来取代图10所示的多电平逆变器2中的U相逆变器支路9000和W相逆变器支路9001。图19是表示多电平逆变器2’的电路图。
在图19的多电平逆变器2’中，U相逆变器支路9000’具有对图10所示多电平逆变器2中的U相逆变器支路9000的高端和低端进行对换而成的结构。同样，在图19的多电平逆变器2’中，W相的逆变器支路9001’具有对图10所示多电平逆变器2中的W相逆变器支路9001的高端和低端进行对换而成的结构。
本变形例的多电平逆变器2’具备串联连接的直流电源901以及902、用于输出线电压Vuw的U相输出端子906以及W相输出端子907。另外，还具备逆变器支路9001’，该逆变器支路9001’向W相输出端子907输出以下直流电压，即施加于所述直流电源901、902的最高电位点901a上的直流电压、施加于所述直流电源901、902的最低电位点903a上的直流电压以及施加于相邻接的直流电源901、902之间的连接点即电源连接点902a上的直流电压中的任意一个电压。而且，多电平逆变器2’还具备逆变器支路9000’，该逆变器支路9000’向U相输出端子906输出施加于所述最高电位点901a上的直流电压、施加于所述最低电位点903a上的直流电压以及施加于所述电源连接点902a上的直流电压中的任意一个电压。在这种多电平逆变器2’中，逆变器支路9001’具备有第1开关元件群，该第1开关元件群被设置在所述最高电位点901a和所述最低电位点903a之间，并由奇数个(在此例中有3个)分别反并联连接有二极管914b’、915b’、916b’的开关元件914a’、915a’、916a’串联连接而成。另外，在逆变器支路9001’中，对应每个所述电源连接点(在此例中只有电源连接点902a)设有一个二极管922’，该二极管922’的阳极连接于所述电源连接点902a上，阴极被包含于所述第1开关元件群中，该二极管922’通过与设在所述最高电位点901a和所述电源连接点902a之间的直流电源901相同数量(在该例子中只有1个)的开关元件916a’，来与所述最高电位点901a连接。此外，对应每个所述电源连接点(在此例中只有电源连接点902a)还设有一个开关元件932’(第1开关元件)，该开关元件932’的一端连接于所述电源连接点902a上，另一端被包含于所述第1开关元件群中，该开关元件932’通过与被设在所述最低电位点903a和所述电源连接点902a之间的直流电源902相同数量(在该例子中只有1个)的开关元件914a’，来与所述最低电位点903a连接。并且，W相输出端子907连接于所述第1开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的如下连接点，即，能使设置在该连接点与所述最高电位点901a之间的开关元件数比设置在该连接点与所述最低电位点903a之间的开关元件数多一个的连接点(在此例中是开关元件914a’和开关元件915a’的连接点)上。逆变器支路9000’具备有第2开关元件群，该第2开关元件群被设置在所述最高电位点901a和所述最低电位点903a之间，并由奇数个(在此例中有3个)分别反并联连接有二极管911b’、912b’、913b’的开关元件911a’、912a’、913a’串联连接而成。在逆变器支路9000’中，对应每个所述电源连接点(在此例中只有电源连接点902a)都设有一个二极管921’，该二极管921’的阳极连接于所述电源连接点902a上，阴极被包含于所述第2开关元件群中，该二极管921’通过与设在所述最高电位点901a和所述电源连接点902a之间的直流电源901相同数量(在该例子中只有1个)的开关元件913a’，来与所述最高电位点901a连接。此外，在逆变器支路9000’中，对应每个所述电源连接点(在此例中只有电源连接点902a)还设有一个开关元件931’(第2开关元件)，该第2开关元件931’的一端连接于所述电源连接点902a上，另一端被包含于所述第2开关元件群中，该第2开关元件931’通过与设在所述最低电位点903a和所述电源连接点902a之间的直流电源902相等数量(在该例子中只有1个)的开关元件911a’，来与所述最低电位点903a连接。另外，U相输出端子906连接于所述第2开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的如下连接点，即，能使设在该连接点和所述最高电位点901a之间的开关元件数比设在该连接点和所示最低电位点903a之间的开关元件的个数多一个的连接点(在此例中是开关元件911a’和开关元件912a’的连接点)上。
根据以上结构，能够对制逆变器支路9000’所具备的开关的导通/切断进行适当控制。由此，能够向U相输出端子906输出施加于所述最高电位点901a上的直流电压、施加于所述最低电位点903a上的直流电压以及施加于所述电源连接点902a上的直流电压中的任何一个电压。而且，能够对逆变器支路9001’所具备的开关的导通/切断进行适当控制。由此，能够向W相输出端子907输出施加于所述最高电位点901a上的直流电压、施加于所述最低电位点903a上的直流电压以及施加于所述电源连接点902a的直流电压中的任何一个电压。从而能输出线电压vuw。
作为一个例子，考虑由U相输出端子906输出负的输出电流io，并且从W相输出端子907侧看到的U相输出端子906的电压(线电压Vum)为-V情况。在此情况下，接通所述最高电位点901a和W相输出端子907之间的所有开关元件915a’、916a’，并接通所述最低电位点903a和U相输出端子906之间的所有开关元件911a’也接通即可。
另外，作为其他的例子，考虑由U相输出端子906输出负的输出电流io，并且从W相输出端子907侧看到的U相输出端子906的电压为V情况。在此情况下，切断所述最低电位点903a和W相输出端子907之间的开关元件914a’，并切断所述最高电位点901a和U相输出端子906之间的所有开关元件912a’、913a’即可。此时，使电流流入被设置在所述最低电位点903a和W相输出端子907之间的反并联连接的二极管914b’中，以及被设置在所述最高电位点901a和U相输出端子906之间的反并联连接的二极管912b’、913b’中。由此，能从U相输出端子输出负的输出电流io。
此外，与现有的单相三电平逆变器(图27)相比，在多电平逆变器2’中，减少了4个二极管。
从而，能够提供开关元件、二极管、浮动电源的数量比所述现有的单相三电平逆变器至少可减少1个的多电平(单相三电平)逆变器。
(实施例2的扩张变形例)
作为本实施例2的扩张变形例，通过在图10所示多电平逆变器2中增设与U相逆变器9000和W相逆变器支路9001具有相同结构的V相逆变器支路9002，能够构成三相三电平逆变器2”。图20是三相三电平逆变器2”的电路图。
在多电平逆变器2中，逆变器支路9000和逆变器支路9001具有相同的结构，在多电平逆变器2’中，逆变器支路9000’和逆变器支路9001’具有相同的结构。因此，无法通过例如对逆变器支路9000和逆变器支路9000’进行组合的方法来构成多电平逆变器。其理由在于，当输出电压Vum是正电压或者负电压时，能进行多电平输出，而在其他情况下，只能进行两电平输出。
(开关元件)
作为实施例1、2中的开关元件可以使用半导体开关。在使用半导体开关的情况下，不使用机械式开关也能构成多电平逆变器1、2、2’。
但是，作为图10所示的开关元件931、932，不能使用例如MOSFET等持有寄存反并联二极管的半导体开关。
而作为图1所示开关元件611a、612a、613a、614a、615a、616a以及图10所示开关元件911a、912a、913a、914a、915a、916a，可以使用例如MOSFET等持有寄存反并联二极管的半导体开关。由此，可以省略掉图1所示开关元件611b、612b、613b、614b、615b、616b以及图10所示开关元件911b、912b、913b、914b、915b、916b。
作为开关元件使用MOSFET时，以图21所示的极性***到图1所示开关元件611a、612a、613a、614a、615a、616a以及图10所示开关元件911a、912a、913a、914a、915a、916a的位置即可。
另外，作为开关元件使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)时，以图22所示的极性***到图1所示开关元件611a、612a、613a、614a、615a、616a以及图10所示开关元件911a、912a、913a、914a、915a、916a的位置可。
(多电平逆变器的电平数)
在以上的实施方式中说明了三电平逆变器，但是，本发明并不只限定于三电平逆变器，可应用于四电平、五电平、…等任何级的多电平逆变器中。作为一个例子，图24表示了本发明的实施方式所涉及的四电平逆变器的电路图。
另外，在本实施方式中，主要说明了***互连逆变器，但本发明并不限定于***互连逆变器。本发明还可应用于***互连逆变器以外的电驱动用逆变器中。
所述多电平逆变器还可以具备控制单元，该控制单元向所述第1开关元件群所包含的开关元件以及所述第2开关元件群所包含的开关元件分别输出用于控制各自开关元件的接通或者切断的信号。所述控制单元控制所述第1开关元件群所包含的开关元件，以避免这些开关元件同时接通，以及控制所述第2开关元件群所包含的开关元件，以避免这些开关元件同时接通。所述控制单元还对所述第2开关元件群所包含的开关元件中的任意个开关元件进行脉宽调制，而对其他开关元件进行维持其接通或者切断状态的控制。并且，所述控制单元根据所述第2输出端子所输出的输出电流的极性，进行使所述第1开关元件群所包含的开关元件中的任何一个接通或者切断的控制。
由此，作为所述交流电压，能够输出已进行脉宽调制的电压。
另外，所述多电平逆变器能应用于要求输出电流必须是正电流的负载中，或者要求输出电流必须是负电流的负载中。
在所述多电平逆变器中，所述第1开关元件群所包含的开关元件以及所述第2开关元件群所包含的开关元件可以是半导体开关。
由此，不使用机械式开关也能构成所述多电平逆变器。
在所述任何一个多电平逆变器中，还可以具备控制单元。所述控制单元可以向各开关元件输出用于控制开关元件的接通或者切断的信号。所述控制单元的控制对象可包括：所述第1开关元件群所包含的开关元件、所述第2开关元件群所包含的开关元件、所述第1开关元件以及所述第2开关元件。所述控制单元可控制所示第1开关元件群所包含的开关元件，以避免这些开关元件全都同时接通，并控制所述第2开关元件群所包含的开关元件，以避免这些开关元件全都同时接通。并且，还可以对所述最低电位点或者最高电位点和所述第1输出端子之间的开关元件中的任意个开关元件、所述最低电位点或者最高电位点和所述第2输出端子之间的开关元件中的任意个开关元件进行脉宽调制。另外，对其他开关元件中的，所述最低电位点或者所述最高电位点和所述第1以及第2输出端子之间的开关元件进行维持其接通或者切断状态的控制。而且，还可以根据所述第2输出端子所输出的输出电流的极性，对所述最高电位点或者所述最低电位点和所述第1输出端子之间的开关元件、所述最高电位点或者所述最低电位点和所述第2输出端子之间的开关元件、所述第1开关元件以及第2开关元件进行接通或者切断控制。
由此，作为所述交流电压，能够输出已进行脉宽调制的电压。
另外，所述多电平逆变器能应用于要求输出电流必须是正电流的负载和要求输出电流必须是负电流的负载的两者中。
在所述多电平逆变器中，所述第1开关元件群所包含的开关元件以及所述第2开关元件群所包含的开关元件、第1开关元件、第2开关元件可以是半导体开关。
由此，不使用机械式开关也能构成所述多电平逆变器。
本发明并不局限于以上的各实施方式，在权利要求的范围内可进行种种变更，通过对不同的实施方式所揭示的技术适宜进行组合而成的实施方式也属于本发明的技术范畴内。
(工业上的可利用性)
与现有的多电平逆变器相比，根据本发明的多电平逆变器能够使开关元件数、二级管数、浮动电源数至少减少1个，因此，能够适用于要求缩小电路规模和降低成本的多电平逆变器中。

Claims (6)

1.一种多电平逆变器，其特征在于：
包括多个直流电源、第1输出端子以及第2输出端子、第1逆变器支路、第2逆变器支路，
所述多个直流电源串联连接，
所述第1输出端子以及第2输出端子用于输出交流电压，
所述第1逆变器支路向所述第1输出端子输出施加于所述多个直流电源的最高电位点上的直流电压、施加于所述多个直流电源的最低电位点上的直流电压以及施加于作为相邻的所述直流电源之间的连接点的电源连接点上的直流电压中的任何一个直流电压，
所述第2逆变器支路向所述第2输出端子输出施加于所述最高电位点上的直流电压、施加于所述最低电位点上的直流电压以及施加于所述电源连接点上的直流电压中的任何一个直流电压，
所述第1逆变器支路具备第1开关元件群，该第1开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电位点之间，由反并联连接有二极管的奇数个开关元件串联连接而成，
在所述第1开关元件群中，针对每个所述电源连接点均设有第1开关元件，该第1开关元件的一端连接于所述电源连接点上，且另一端被包含于所述第1开关元件群中，该第1开关元件通过与设在所述最高电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最高电位点，
在所述第1开关元件群中，针对每个所述电源连接点还设有二极管，该二极管的阴极连接于所述电源连接点上，且阳极被包含于所述第1开关元件群中，该二极管通过与设在所述最低电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最低电位点，
所述第1输出端子连接于所述第1开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的规定连接点上，该规定连接点是满足设在其与所述最高电位点之间的开关元件数比设在其与所述最低电位点之间的开关元件数少一个的条件的连接点，
所述第2逆变器支路具备第2开关元件群，该第2开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电位点之间，由反并联连接有二极管的奇数个开关元件串联连接而成，
在所述第2开关元件群中，针对每个所述电源连接点均设有第2开关元件，该第2开关元件的一端连接于所述电源连接点上，且另一端被包含于所述第2开关元件群中，该第2开关元件通过与设在所述最高电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最高电位点，
在所述第2开关元件群中，针对每个所述电源连接点还设有二极管，该二极管的阴极连接于所述电源连接点上，且阳极被包含于所述第2开关元件群中，该二极管通过与设在所述最低电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最低电位点，
所述第2输出端子连接于所述第2开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的规定连接点上，该规定连接点是满足设在其与所述最高电位点之间的开关元件数比设在其与所述最低电位点之间的开关元件数少一个的条件的连接点。
2.根据权利要求1所述的多电平逆变器，其特征在于：
还具备控制单元，该控制单元向所述第1开关元件群所包含的开关元件、所述第2开关元件群所包含的开关元件、所述第1开关元件以及所述第2开关元件分别输出用于控制各开关元件的接通或者切断的信号，
所述控制单元控制所述第1开关元件群所包含的开关元件，使这些开关元件不同时接通，以及控制所述第2开关元件群所包含的开关元件，使这些开关元件不同时接通，
所述控制单元还对所述最低电位点或者最高电位点和所述第1输出端子之间的开关元件中的任意个开关元件，或者，所述最低电位点或者所述最高电位点和所述第2输出端子之间的开关元件中的任意个开关元件进行脉宽调制，而对其他开关元件中的位于所述最低电位点或者所述最高电位点和所述第1输出端子以及第2输出端子之间的开关元件进行维持其接通或者切断状态的控制，
并且，所述控制单元根据所述第2输出端子所输出的输出电流的极性，进行使所述最高电位点或者所述最低电位点和所述第1输出端子之间的开关元件、所述最高电位点或者所述最低电位点和所述第2输出端子之间的开关元件、所述第1开关元件以及所述第2开关元件接通或者切断的控制。
3.根据权利要求1所述的多电平逆变器，其特征在于：
所述第1开关元件群所包含的开关元件、所述第2开关元件群所包含的开关元件、所述第1开关元件以及所述第2开关元件为半导体开关。
4.一种多电平逆变器，其特征在于：
包括多个直流电源、第1输出端子以及第2输出端子、第1逆变器支路、第2逆变器支路，
所述多个直流电源串联连接，
所述第1输出端子以及第2输出端子用于输出交流电压，
所述第1逆变器支路向所述第1输出端子输出施加于所述多个直流电源的最高电位点上的直流电压、施加于所述多个直流电源的最低电位点上的直流电压以及施加于作为相邻的所述直流电源之间的连接点的电源连接点上的直流电压中的任何一个直流电压，
所述第2逆变器支路向所述第2输出端子输出施加于所述最高电位点上的直流电压、施加于所述最低电位点上的直流电压以及施加于所述电源连接点上的直流电压中的任何一个直流电压，
所述第1逆变器支路具备第1开关元件群，该第1开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电位点之间，由反并联连接有二极管的奇数个开关元件串联连接而成，
在所述第1开关元件群中，针对每个所述电源连接点均设有二极管，该二极管的阳极连接于所述电源连接点上，且阴极被包含于所述第1开关元件群中，该二极管通过与设在所述最高电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最高电位点，
在所述第1开关元件群中，针对每个所述电源连接点还设有第1开关元件，该第1开关元件的一端连接于所述电源连接点上，且另一端被包含于所述第1开关元件群中，该第1开关元件通过与设在所述最低电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最低电位点，
所述第1输出端子连接于所述第1开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的规定连接点，该规定连接点是满足设在其与所述最高电位点之间的开关元件数比设在其与所述最低电位点之间的开关元件数多一个的条件的连接点，
所述第2逆变器支路具备第2开关元件群，该第2开关元件群被设在所述最高电位点和所述最低电位点之间，由反并联连接有二极管的奇数个开关元件串联连接而成，
在所述第2逆变器支路中，针对每个所述电源连接点设有二极管，该二极管的阳极连接于所述电源连接点上，且阴极被包含于所述第2开关元件群中，该二极管通过与设在所述最高电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最高电位点，
在所述第2逆变器支路中，针对每个所述电源连接点还设有第2开关元件，该第2开关元件的一端连接于所述电源连接点上，且另一端被包含于所述第2开关元件群中，该第2开关元件通过与设在所述最低电位点和所述电源连接点之间的所述直流电源相同数量的开关元件连接至所述最低电位点，
所述第2输出端子连接于所述第2开关元件群所包含的开关元件之间的连接点中的规定连接点，该规定连接点是满足设在其与所述最高电位点之间的开关元件数比设在其与所述最低电位点之间的开关元件数多一个的条件的连接点。
5.根据权利要求4所述的多电平逆变器，其特征在于：
还具备控制单元，该控制单元向所述第1开关元件群所包含的开关元件、所述第2开关元件群所包含的开关元件、所述第1开关元件以及所述第2开关元件分别输出用于控制各自开关元件的接通或者切断的信号，
所述控制单元控制所述第1开关元件群所包含的开关元件，使这些开关元件不同时接通，以及控制所述第2开关元件群所包含的开关元件，使这些开关元件不同时接通，
所述控制单元还对所述最低电位点或者最高电位点和所述第1输出端子之间的开关元件中的任意个开关元件，或者，所述最低电位点或者所述最高电位点和所述第2输出端子之间的开关元件中的任意个开关元件进行脉宽调制，而对其他开关元件中的位于所述最低电位点或者所述最高电位点和所述第1输出端子以及第2输出端子之间的开关元件进行维持其接通或者切断状态的控制，
并且，所述控制单元根据所述第2输出端子所输出的输出电流的极性，进行使所述最高电位点或者所述最低电位点和所述第1输出端子之间的开关元件、所述最高电位点或者所述最低电位点和所述第2输出端子之间的开关元件、所述第1开关元件以及所述第2开关元件接通或者切断的控制。
6.根据权利要求4所述的多电平逆变器，其特征在于：
所述第1开关元件群所包含的开关元件、所述第2开关元件群所包含的开关元件、所述第1开关元件以及所述第2开关元件为半导体开关。
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