本技术涉及电力电子，尤其涉及一种具有容错特性的多电平逆变器拓扑。
背景技术：
1、多电平逆变器是一种高效的能量交换设备，因其具有谐波失真小、器件电压应力低和效率高等优点，在新能源领域得到了广泛应用。而由于新能源具备分布式的特性，多电平逆变器也向着模块化、小型化和多输入源方向上发展。随着多电平逆变器的直流侧输入源和开关器件的增多，多电平逆变器发生故障的概率也明显增大，对新能源系统的可靠性和稳定性造成影响。因此，多电平逆变器的容错特性成为提升新能源系统的可靠性、稳定性和容错性，保证新能源系统输出电压的质量，以及有效地检测和处理各种故障情况的关键技术。
2、然而现有的具备容错特性的多电平逆变器，一般不具备电源故障容错特性，即使具备电源故障容错特性的多电平逆变器，当其在电源故障状态下运行时，其输出电平会发生丢失的情况，导致输出电平的数目变少，不能输出与正常状态相同的电平数量和电压峰值。
技术实现思路
1、本实用新型提供了一种具有容错特性的多电平逆变器拓扑，用于解决现有的多电平逆变器在电源故障的情况下难以输出与正常状态相同的电平数量和电压峰值问题。
2、本实用新型提供了一种具有容错特性的多电平逆变器拓扑，包括：第一开关电容单元、第二开关电容单元、交错功率开关器件结构、第一极性控制半桥结构和第二极性控制半桥结构；所述第一极性控制半桥结构、所述第一开关电容单元、所述交错功率开关器件结构、所述第二开关电容单元、所述第二极性控制半桥结构依次连接；
3、所述交错功率开关器件结构包括：第一双向功率开关器件、第二双向功率开关器件、第一功率开关器件和第二功率开关器件；所述第一双向功率开关器件和所述第二双向功率开关器件以x型接法连接；所述第一功率开关器件的两端分别与所述第一双向功率开关器件的一端、所述第二双向功率开关器件的一端连接；所述第二功率开关器件的两端分别与所述第一双向功率开关器件的另一端、所述第二双向功率开关器件的另一端连接。
4、可选地，第一开关电容单元包括第三功率开关器件、第四功率开关器件、第一直流电源、第一功率二极管和第一电容器；
5、所述第三功率开关器件与所述第四功率开关器件构成第一半桥电路；
6、所述第一直流电源的两端分别与所述第一半桥电路的两端连接；
7、所述第一功率二极管的阳极与所述第一直流电源的正极连接；
8、所述第一功率二极管的阴极与所述第一电容器的正极连接；
9、所述第一电容器的负极与所述第一半桥电路的中点连接；
10、所述第一极性控制半桥结构分别与所述第一功率二极管的阴极、所述第一直流电源的负极连接；
11、所述第一双向功率开关器件的一端与所述第一直流电源的负极连接；
12、所述第二双向功率开关器件的一端与所述第一电容器的正极连接。
13、可选地，第二开关电容单元包括第五功率开关器件、第六功率开关器件、第二直流电源、第二功率二极管和第二电容器；
14、所述第五功率开关器件与所述第六功率开关器件构成第二半桥电路；
15、所述第二直流电源的两端分别与所述第二半桥电路的两端连接；
16、所述第二功率二极管的阳极与所述第二直流电源的正极；
17、所述第二功率二极管的阴极与所述第二电容器的正极连接；
18、所述第二电容器的负极与所述第二半桥电路的中点连接；
19、所述第二极性控制半桥结构分别与所述第二功率二极管的阴极、所述第二直流电源的负极连接；
20、所述第一双向功率开关器件的另一端与所述第二直流电源的负极连接；
21、所述第二双向功率开关器件的另一端与所述第二电容器的正极连接。
22、可选地，所述第一极性控制半桥结构包括：第七功率开关器件和第八功率开关器件；
23、所述第七功率开关器件和所述第八功率开关器件构成第三半桥电路；
24、所述第三半桥电路的中点为负输出端；
25、所述第三半桥电路的两端分别与所述第一功率二极管的阴极、所述第一直流电源的负极连接。
26、可选地，所述第二极性控制半桥结构包括：第九功率开关器件和第十功率开关器件；
27、所述第九功率开关器件和所述第十功率开关器件构成第四半桥电路；
28、所述第四半桥电路的中点为正输出端；
29、所述第四半桥电路的两端与所述第二功率二极管的阴极、所述第二直流电源的负极连接。
30、可选地，所述第一双向功率开关器件由两个功率开关器件以背靠背形式连接构成。
31、可选地，所述第二双向功率开关器件由两个功率开关器件以背靠背形式连接构成。
32、可选地，所述第一开关电容单元中的第一直流电源的电压，与所述第二开关电容单元中的第二直流电源的电压相同。
33、可选地，所述第一功率开关器件和所述第二功率开关器件采用n型mos管。
34、可选地，所述第三功率开关器件、所述第四功率开关器件、所述第五功率开关器件、所述第六功率开关器件、所述第七功率开关器件、所述第八功率开关器件、所述第九功率开关器件和所述第十功率开关器件均采用n型mos管。
35、从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：
36、本实用新型提供了一种具有容错特性的多电平逆变器拓扑，包括：第一开关电容单元、第二开关电容单元、交错功率开关器件结构、第一极性控制半桥结构和第二极性控制半桥结构；所述第一极性控制半桥结构、所述第一开关电容单元、所述交错功率开关器件结构、所述第二开关电容单元、所述第二极性控制半桥结构依次连接；所述交错功率开关器件结构包括：第一双向功率开关器件、第二双向功率开关器件、第一功率开关器件和第二功率开关器件；所述第一双向功率开关器件和所述第二双向功率开关器件以x型接法连接；所述第一功率开关器件的两端分别与所述第一双向功率开关器件的一端、所述第二双向功率开关器件的一端连接；所述第二功率开关器件的两端分别与所述第一双向功率开关器件的另一端、所述第二双向功率开关器件的另一端连接。
37、在本实用新型中，第一开关电容单元和第二开关电容单元用于提供电源电压和实现升压，通过第一开关电容单元和第二开关电容单元提供的升压功能，本实用新型提供的拓扑可实现四倍升压输出。交错功率开关器件结构中的第一双向功率开关器件、第二双向功率开关器件、第一功率开关器件、第二功率开关器件的导通状态与关断状态的切换，可以改变第一开关电容单元和第二开关电容单元的连接方式，从而改变拓扑输出的电压峰值，使拓扑在正常状态下可以实现四倍升压输出。第一极性控制半桥结构和第二极性控制半桥结构用于翻转输出极性，可以实现对拓扑输出电压的极性的改变。因此，基于第一极性控制半桥结构、第二极性控制半桥结构、第一开关电容单元、第二开关电容单元、交错功率开关器件结构的连接结构，本实用新型提供的拓扑可实现多电平输出。
38、当拓扑的任意一侧的开关电容单元发生电源故障时，拓扑可以不对称运行，使故障侧开关电容单元中的电容器电压为非故障侧开关电容单元中的电容器电压的两倍，因此，本实用新型提供的多电平逆变器拓扑在电源故障的情况下仍能实现四倍升压输出。基于此，本实用新型提供的多电平逆变器拓扑在电源故障情况下能够输出与正常状态相同的电平数量和电压峰值，提升了多电平逆变器拓扑的电源故障容错性。
1.一种具有容错特性的多电平逆变器拓扑，其特征在于，包括：第一开关电容单元、第二开关电容单元、交错功率开关器件结构、第一极性控制半桥结构和第二极性控制半桥结构；
2.根据权利要求1所述的多电平逆变器拓扑，其特征在于，第一开关电容单元包括第三功率开关器件、第四功率开关器件、第一直流电源、第一功率二极管和第一电容器；
3.根据权利要求2所述的多电平逆变器拓扑，其特征在于，第二开关电容单元包括第五功率开关器件、第六功率开关器件、第二直流电源、第二功率二极管和第二电容器；
4.根据权利要求3所述的多电平逆变器拓扑，其特征在于，所述第一极性控制半桥结构包括：第七功率开关器件和第八功率开关器件；
5.根据权利要求4所述的多电平逆变器拓扑，其特征在于，所述第二极性控制半桥结构包括：第九功率开关器件和第十功率开关器件；
6.根据权利要求5所述的多电平逆变器拓扑，其特征在于，所述第一双向功率开关器件由两个功率开关器件以背靠背形式连接构成。
7.根据权利要求6所述的多电平逆变器拓扑，其特征在于，所述第二双向功率开关器件由两个功率开关器件以背靠背形式连接构成。
8.根据权利要求7所述的多电平逆变器拓扑，其特征在于，所述第一开关电容单元中的第一直流电源的电压，与所述第二开关电容单元中的第二直流电源的电压相同。
9.根据权利要求1所述的多电平逆变器拓扑，其特征在于，所述第一功率开关器件和所述第二功率开关器件采用n型mos管。
10.根据权利要求8所述的多电平逆变器拓扑，其特征在于，所述第三功率开关器件、所述第四功率开关器件、所述第五功率开关器件、所述第六功率开关器件、所述第七功率开关器件、所述第八功率开关器件、所述第九功率开关器件和所述第十功率开关器件均采用n型mos管。
