CN103701345A - 一种五电平逆变器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种五电平逆变器，该逆变器包括十二个开关管、两个电感和四个电容单元。其中，第三电容单元和第四电容单元的公共端连接第一电容单元和第二电容单元的公共端。而第三电容单元和第四电容单元为该逆变器的输出滤波电路，第三电容单元和第四电容单元的公共端为直流母线的中点。可见，本发明的逆变器中，直流母线的中点（或者直流电源正极或者负极）相对于输出滤波电路的中点的电位比较稳定，直流母线的正极或负极相对于大地不会出现工频或高频的跳变电压，因此不会出现漏电流问题。另外，五电平输出，效率较高，适合光伏发电等应用领域。　

Description

一种五电平逆变器
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种五电平逆变器。
背景技术
逆变器用于将直流电源输出的直流电压转换成交流电压后，输出给负载电路，在光伏、风能发电等领域都有广泛的应用。然而，由于直流电源（例如太阳能电池板）对地寄生电容的存在，导致了逆变器工作时可能会出现漏电流的问题。而漏电流问题不仅会损坏输出电能质量，降低逆变器的工作效率，而且还会对人体产生危害，降低逆变器的可靠性。
目前，为了解决漏电流的问题，已出现Ｈ5、Ｈ6、ＨＥＲＩＣ等拓扑的逆变器，但这些逆变器都为三电平逆变器，因此效率较低。而五电平逆变器相比于三电平逆变器，效率更高，但是如何在五电平逆变器中解决漏电流的问题，成为目前人们越来越关注的问题。例如，图1为现有的一种五电平逆变器，该逆变器工作时，直流电源ＤＣ正极相对于输出负极，即Ｃ点处会存在工频跳变，而该工频跳变电压作用在直流电源ＤＣ正极（或负极）与大地之间的寄生电容上，会导致漏电流尖峰的产生。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种五电平逆变器，以克服漏电流问题，从而提高逆变器的工作效率和可靠性。
为此，本发明解决技术问题的技术方案是：
本发明提供了一种五电平逆变器，所述逆变器包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一支路、第二支路、第三支路、第四支路、第一电容单元、第二电容单元、第三电容单元、第四电容单元、第一电感和第二电感；
所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路和所述第四支路中的各个支路均具有第一导通路径和第二导通路径，所述第一导通路径导通时，电流能够从该支路的第一端流向第二端，所述第二导通路径导通时，电流能够从所述该支路的第二端流向第一端，所述第一导通路径和所述第二导通路径均关断时，该支路关断，电流被禁止从该支路的任一端流向另一端；
直流电源的正极连接所述第一开关管的第一端、所述第三开关管的第一端和所述第一电容单元的第一端；所述直流电源的负极连接所述第二开关管的第一端、所述第四开关管的第一端和所述第二电容单元的第二端；
所述第一开关管的第二端连接所述第二开关管的第二端和所述第一支路的第一端；所述第三开关管的第二端连接所述第四开关管的第二端和所述第二支路的第一端；
所述第一支路的第二端连接所述第一电感的第一端和所述第三支路的第一端；所述第二支路的第二端连接所述第二电感的第一端和所述第四支路的第一端；
所述第一电感的第二端连接所述第三电容单元的第一端，所述第二电感的第二端连接所述第四电容单元的第二端；
所述第三电容单元的第二端连接所述第四电容单元的第一端、所述第三支路的第二端、所述第四支路的第二端、所述第一电容单元的第二端和所述第二电容单元的第一端；
所述第一电感的第二端和所述第二电感的第二端为所述逆变器的交流输出端。
优选地，所述第一开关管导通时，电流从所述第一开关管的第一端流向第二端；所述第三开关管导通时，电流从所述第三开关管的第一端流向第二端；
所述第二开关管导通时，电流从所述第二开关管的第二端流向第一端；所述第四开关管导通时，电流从所述第四开关管的第二端流向第一端。
优选地，所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路和所述第四支路中的任一支路包括串联的并且导通方向相反的第五开关管和第六开关管；
所述第五开关管的导通方向使得电流从该支路的第一端流向第二端，所述第六开关管的导通方向使得电流从该支路的第二端流向第一端；其中，所述第五开关管和所述第六开关管的反并联二极管为该支路的所述第一导通路径，所述第六开关管和所述第五开关管的反并联二极管为该支路的所述第二导通路径。
优选地，所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路和所述第四支路中的任一支路包括第七开关管、第八开关管、第一二极管和第二二极管；
所述第一二极管和所述第七开关管串联后，与所述第二二极管和所述第八开关管的串联电路并联，所述第一二极管和所述第七开关管的导通方向均使得电流从该支路的第一端流向第二端，所述第二二极管和所述第八开关管的导通方向均使得电流从该支路的第二端流向第一端，所述第一二极管和所述第七开关管为该支路的所述第一导通路径，所述第二二极管和所述第八开关管为该支路的所述第二导通路径。
优选地，所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路和所述第四支路中的任一支路包括第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管和第九开关管；
所述第三二极管的正极连接所述第四二极管的负极，作为该支路的第一端，所述第五二极管的正极连接所述第六二极管的负极，作为该支路的第二端；所述第三二极管的负极和所述第五二极管的负极连接所述第九开关管的第一端，所述第四二极管的正极和所述第六二极管的正极连接所述第九开关管的第二端，所述第九开关管的导通方向使得电流从所述第九开关管的第一端流向第二端；
所述第三二极管、所述第九开关管和所述第六二极管为该支路的所述第一导通路径；所述第四二极管、所述第九开关管和所述第五二极管为该支路的所述第二导通路径。
优选地，所述逆变器具有六种有功工作模态，分别为第一工作模态、第二工作模态、第三工作模态、第四工作模态、第五工作模态和第六工作模态；
所述逆变器处于所述第一工作模态时，所述第一开关管、第四开关管、所述第一支路的第一导通路径和所述第二支路的第二导通路径导通，所述第二开关管、第三开关管、所述第三支路和所述第四支路关断；
所述逆变器处于所述第二工作模态时，所述逆变器处于第一子工作模态或者第二子工作模态；所述逆变器处于所述第一子工作模态时，所述第一开关管、所述第一支路的第一导通路径和所述第四支路的第一导通路径导通，所述第二开关管、第三开关管、第四开关管、所述第二支路和所述第三支路关断，所述第一电容单元的第二端处于充电状态；所述逆变器处于所述第二子工作模态时，所述第四开关管、所述第二支路的第二导通路径和所述第三支路的第二导通路径导通，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、所述第一支路和所述第四支路关断，所述第一电容单元的第二端处于放电状态；
所述逆变器处于所述第三工作模态时，所述第三支路的第二导通路径和所述第四支路的第一导通路径导通，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、所述第一支路和所述第二支路关断；
所述逆变器处于所述第四工作模态时，所述第二开关管、第三开关管、所述第一支路的第二导通路径和所述第二支路的第一导通路径导通，所述第一开关管、第四开关管、所述第三支路和所述第四支路关断；
所述逆变器处于所述第五工作模态时，所述逆变器处于第三子工作模态或者第四子工作模态；所述逆变器处于所述第三子工作模态时，所述第三开关管、所述第二支路的第一导通路径和所述第三支路的第一导通路径导通，所述第一开关管、第二开关管、第四开关管、所述第一支路和所述第四支路关断，所述第一电容单元的第二端处于充电状态；所述逆变器处于所述第四子工作模态时，所述第二开关管、所述第一支路的第二导通路径和所述第四支路的第二导通路径导通，所述第一开关管、第三开关管、第四开关管、所述第二支路和所述第三支路关断，所述第一电容单元的第二端处于放电状态；
所述逆变器处于所述第六工作模态时，所述第三支路的第一导通路径和所述第四支路的第二导通路径导通，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、所述第一支路和所述第二支路关断。
优选地，所述逆变器输出的周期信号在一个周期内分为第一时段、第二时段、第三时段、第四时段、第五时段和第六时段；
在所述第一时段和所述第三时段，所述逆变器交替处于第二工作模态和第三工作模态；
在所述第二时段，所述逆变器交替处于第一工作模态和第二工作模态；
在所述第四时段和所述第六时段，所述逆变器交替处于第五工作模态和第六工作模态；
在所述第五时段，所述逆变器交替处于第四工作模态和第五工作模态。
优选地，在所述第一时段、所述第二时段和所述第三时段，所述第一电容单元的第二端的充放电状态相同；在所述第四时段、所述第五时段和所述第六时段时，所述第一电容单元的第二端的充放电状态相同，并且与所述第一时段、所述第二时段和所述第三时段时所述第一电容单元的第二端的充放电状态相反；
或者，
在所述第一时段、所述第二时段的后半段、所述第四时段和所述第五时段的后半段，所述第一电容单元的第二端的充放电状态相同；在所述第二时段的前半段、所述第三时段、所述第五时段的前半段和第六时段，所述第一电容单元的第二端的充放电状态相同，并且与所述第一时段、所述第二时段的后半段、所述第四时段和所述第五时段时所述第一电容单元的第二端的充放电状态相反；
或者，
在所述第一时段、所述第二时段的后半段、所述第五时段的前半段和所述第六时段，所述第一电容单元的第二端的充放电状态相同；在所述第二时段的前半段、所述第三时段、所述第四时段和所述第五时段的后半段，所述第一电容单元的第二端的充放电状态相同，并且与所述第一时段、所述第二时段的后半段、所述第五时段的前半段和所述第六时段时所述第一电容单元的第二端的充放电状态相反。
优选地，所述逆变器具有三种无功工作模态，分别为第七工作模态、第八工作模态和第九工作模态：
所述逆变器处于所述第七工作模态时，所述第一开关管、第四开关管、所述第一支路的第一和第二导通路径、以及所述第二支路的第一和第二导通路径导通，所述第二开关管、第三开关管、所述第三支路和所述第四支路关断；
所述逆变器处于所述第八工作模态时，所述第三支路的第一和第二导通路径，以及所述第四支路的第一和第二导通路径导通，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、所述第一支路和所述第二支路关断；
所述逆变器处于所述第九工作模态时，所述第二开关管、第三开关管、所述第一支路的第一和第二导通路径、以及所述第二支路的第一和第二导通路径导通，所述第一开关管、第四开关管、所述第三支路和所述第四支路关断。
优选地，所述第一电感的第二端还通过第三电感连接交流电网的正极，所述第二电感的第二端还通过第四电感连接所述交流电网的负极。
通过上述技术方案可知，在本发明的五电平逆变器中，第三电容单元和第四电容单元为该逆变器的输出滤波电路，第一电容单元的第二端为直流母线的中点，并且，第三电容单元和第四电容单元的公共端连接第一电容单元的第二端，从而使得直流母线的中点（或者直流电源正极或者负极）相对于输出滤波电路的中点的电位比较稳定，不会出现跳变电压，因此没有漏电流问题，从而提高了逆变器的工作效率和可靠性。
附图说明
图1为现有的一种五电平逆变器的电路图；
图2为本发明提供的五电平逆变器的具体实施例的电路图；
图3为本发明提供的任一支路的具体电路图；
图4为本发明提供的任一支路的另一具体电路图；
图5ａ为图2所示的逆变器的第一工作模态的电路导通图；
图5ｂ为图2所示的逆变器的第一子工作模态的电路导通图；
图5ｃ为图2所示的逆变器的第二子工作模态的电路导通图；
图5ｄ为图2所示的逆变器的第三工作模态的电路导通图；
图5ｅ为图2所示的逆变器的第四工作模态的电路导通图；
图5ｆ为图2所示的逆变器的第三子工作模态的电路导通图；
图5ｇ为图2所示的逆变器的第四子工作模态的电路导通图；
图5ｈ为图2所示的逆变器的第六工作模态的电路导通图；
图6为对应直流母线中点充放电的第一种分配方式的模态切换控制图；
图7为对应直流母线中点充放电的第二种分配方式的模态切换控制图；
图8为对应直流母线中点充放电的第三种分配方式的模态切换控制图；
图9ａ为图2所示的逆变器的第七工作模态的电路导通图；
图9ｂ为图2所示的逆变器的第八工作模态的电路导通图；
图9ｃ为图2所示的逆变器的第九工作模态的电路导通图；
图10为图2所示的逆变器的一种优选的电路图。
具体实施方式
逆变器工作时，直流电源相对于输出负极（与大地等电势）可能出现工频或者高频的跳变电压，而由于直流电源（例如太阳能电池板）对地寄生电容的存在，因此导致可能会出现漏电流的问题。而漏电流问题不仅会损坏输出电能质量，降低逆变器的工作效率，而且还会对人体产生危害，降低逆变器的可靠性。例如，图1为现有的一种五电平逆变器，该逆变器工作时，直流电源ＤＣ相对于输出负极，即Ｃ点处会存在工频跳变，也可以说是母线中点处，即电容Ｃ1和电容Ｃ2的公共端，或者直流电源ＤＣ负极相对于输出负极存在工频跳变。而输出负极往往与电网Ｎ线相连，电网Ｎ线与大地电势相近，因此该跳变电压作用在直流电源ＤＣ正极（或负极）与大地之间的寄生电容上，会导致漏电流尖峰的产生。
本发明提供了一种五电平逆变器，以克服漏电流问题，从而提高逆变器的工作效率以及提高可靠性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
请参阅图2，本发明提供了五电平逆变器的具体实施例，在本实施例中，五电平逆变器包括：第一开关管QL1、第二开关管QL2、第三开关管QL3、第四开关管QL4、第一支路201、第二支路202、第三支路203、第四支路204、第一电容单元C1、第二电容单元C2、第三电容单元C3、第四电容单元C4、第一电感L1和第二电感L2。
第一支路201、第二支路202、第三支路203和第四支路204中的各个支路均具有第一导通路径和第二导通路径，其中，当第一导通路径导通时，电流能够从该支路的第一端流向第二端，当第二导通路径导通时，电流能够从该支路的第二端流向第一端，第一导通路径和第二导通路径均关断时，该支路关断，电流被禁止从该支路的任一端流向另一端。
直流电源ＤＣ的正极连接第一开关管QL1的第一端、第三开关管QL3的第一端和第一电容单元C1的第一端；直流电源ＤＣ的负极连接第二开关管QL2的第一端、第四开关管QL4的第一端和第二电容单元C2的第二端。
第一开关管QL1的第二端连接第二开关管QL2的第二端和第一支路的第一端；第三开关管QL3的第二端连接第四开关管QL4的第二端和第二支路的第一端。
第一支路的第二端连接第一电感L1的第一端和第三支路的第一端；第二支路的第二端连接第二电感L2的第一端和第四支路的第一端。
第一电感L1的第二端连接第三电容单元C3的第一端，第二电感L2的第二端连接第四电容单元C4的第二端。
第三电容单元C3的第二端连接第四电容单元C4的第一端、第三支路的第二端、第四支路的第二端、第一电容单元C1的第二端和第二电容单元C2的第一端。
第一电感L1的第二端和第二电感L2的第二端为本实施例五电平逆变器的交流输出端。该交流输出端可以连接交流电网。
在本实施例的五电平逆变器中，由第三电容单元C3的第二端连接第四电容单元C4的第一端、第一电容单元C1的第二端和第二电容单元C2的第一端可知，第三电容单元C3和第四电容单元C4的公共端连接直流母线的中点（即第一电容单元C1的第二端），从而使得直流母线的中点相对于第三电容单元C3和第四电容单元C4的公共端的电位比较稳定，也就是说直流电源ＤＣ的正极或者负极相对于第三电容单元C3和第四电容单元C4的公共端的电位比较稳定，不会出现工频或高频跳变。而第三电容单元C3和第四电容单元C4为该逆变器的输出滤波电路，该输出滤波电路一般连接电网Ｎ线，而电网Ｎ线与大地电势相近，因此本实施例中的直流电源ＤＣ正极（或负极）相对于大地之间不会出现工频或高频跳变，因此没有漏电流问题，从而提高了逆变器的工作效率和可靠性。此外，本实施例中的五电平逆变器是一种双ｂｕｃｋ电路，五电平输出，效率较高，适合光伏发电等应用领域。
在本实施例中，逆变器的两个输出端之间可以连接有交流电网ug。本实施例中的逆变器可以用于光伏发电等领域，因此直流电源ＤＣ可以为ＰＶ（Ｐｈｏｔｏ 　Ｖｏｌｔａｉｃｓ，光伏）电源等。
在本实施例中，第一开关管QL1、第二开关管QL2、第三开关管QL3、和第四开关管QL4均可以为任何形式的开关管，例如ＩＧＢＴ、ＭＯＳ管等。并且每个开关管的器件本身均并联有反向二极管，即并联有反并联二极管。其中，第一支路201、第二支路202、第三支路203和第四支路204中的各个支路中所包括的开关管，器件本身也均并联有反向二极管。
其中，当第一开关管QL1导通时，电流从所述第一开关管QL1的第一端流向第二端，也就是说，第一开关管QL1并联的反向二极管的正极连接第一开关管QL1的第二端，负极连接第一开关管QL1的第一端。第三开关管QL3导通时，电流从所述第三开关管QL3的第一端流向第二端。第二开关管QL2导通时，电流从第二开关管QL2的第二端流向第一端，也就是说，第二开关管QL2并联的反向二极管的正极连接第二开关管QL2的第一端，负极连接第二开关管QL2的第二端。第四开关管QL4导通时，电流从第四开关管QL4的第二端流向第一端。
在本实施例中，第一支路201、第二支路202、第三支路203和第四支路204中的每个支路都包括两个导通路径，即第一导通路径和第二导通路径。通过控制一个导通路径导通，则能对应的控制电流从支路的一端流向另一端。其中，任一支路可以如图2所示，包括两个串联并且导通方向相反的第五开关管和第六开关管，第五开关管的导通方向使得电流从该支路的第一端流向第二端，第六开关管的导通方向使得电流从该支路的第二端流向第一端；其中，第五开关管和第六开关管的反并联二极管为该支路的第一导通路径，第六开关管和第五开关管的反并联二极管为该支路的第二导通路径。因此，当第一导通路径导通时，说明该支路的第五开关管导通，当第二导通路径导通时，说明该支路的第六开关管导通，而第一导通路径和第二导通路径均关断，即该支路均关断时，说明该支路的第五开关管和第六开关管均关断。例如在图2中，第一支路包括串联并且导通方向相反的开关管QH1和QH2。第二支路包括串联并且导通方向相反的开关管QH3和QH4。第三支路包括串联并且导通方向相反的开关管QH5和QH6。第四支路包括串联并且导通方向相反的开关管QH7和QH8。
其中，开关管QH1和开关管QH2串联在第一支路上，并且开关管QH1和开关管QH2的导通方向相反，开关管QH1的导通方向使得电流从第一支路的第一端流向第一支路的第二端，开关管QH2的导通方向使得电流从第一支路的第二端流向第一支路的第一端。需要说明的是，开关管QH1和开关管QH2可以如图2所示，开关管QH1连接第一支路的第一端，开关管QH2连接第一支路的第二端，当然，开关管QH1和开关管QH2的位置也可以互换，即开关管QH2连接第一支路的第一端，开关管QH1连接第一支路的第二端，并不影响本发明的实现。类似地，图2中所示的开关管QH3和开关管QH4的位置也可以互换，开关管QH5和开关管QH6的位置也可以互换，开关管QH7和开关管QH8的位置也可以互换。
除了上述具体电路外，第一支路201、第二支路202、第三支路203和第四支路204中的任一支路还可以用其他的具体电路替换，均不影响本发明的实现。例如，如图3所示，其中任一支路还可以包括第七开关管QH9、第八开关管QH10、第一二极管D1和第二二极管D2。
第一二极管D1和第七开关管QH9串联后，与第二二极管D2和第八开关管QH10的串联电路并联，第一二极管D1和第七开关管QH9的导通方向均使得电流从该支路的第一端流向第二端，第二二极管D2和第八开关管QH10的导通方向均使得电流从该支路的第二端流向第一端，第一二极管D1和第七开关管QH9为该支路的第一导通路径，第二二极管D2和第八开关管QH10为该支路的第二导通路径。因此，当第一导通路径导通时，说明该支路的第七开关管QH9导通，当第二导通路径导通时，说明该支路的第八开关管QH10导通，而第一导通路径和第二导通路径均关断，即该支路关断时，说明该支路的第七开关管QH9和第八开关管QH10均关断。
其中，图3中的第一二极管D1和第七开关管QH9的位置可以互换，第二二极管D2和第八开关管QH10的位置也可以互换。
如图4所示，第一支路201、第二支路202、第三支路203和第四支路204中的任一支路还可以包括：第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6和第九开关管QH11。
其中，第三二极管D3的正极连接第四二极管D4的负极，作为该支路的第一端，第五二极管D5的正极连接第六二极管D6的负极，作为该支路的第二端；第三二极管D3的负极和第五二极管D5的负极连接第九开关管QH11的第一端，第四二极管D4的正极和第六二极管D6的正极连接第九开关管QH11的第二端，第九开关管QH11的导通方向使得电流从第九开关管QH11的第一端流向第二端。
第三二极管D3、第九开关管QH11和第六二极管D6为该支路的第一导通路径；第四二极管D4、第九开关管QH11和第五二极管D5为该支路的第二导通路径。因此，当第一导通路径导通时，说明该支路的第九开关管QH11导通，当第二导通路径导通时，说明该支路的第九开关管QH11导通，而第一导通路径和第二导通路径均关断时，说明该支路的第九开关管QH11关断。
在本实施例中，第一开关管QL1、第二开关管QL2、第三开关管QL3和第四开关管QL4可以为低频开关管，即工频开关管，因此在逆变器工作时，第一开关管QL1、第二开关管QL2、第三开关管QL3和第四开关管QL4低频开关动作。而各个支路上的开关管可以为高频开关管，因此在逆变器工作时，各个支路上的开关管高频开关动作，本发明中所说的高频一般指大于1ｋｈｚ的频率，而低频一般指的是低于1ｋｈｚ的频率（一般为工频，例如50ｈｚ）。
在本实施例中，第一电容单元、第二电容单元、第三电容单元、和第四电容单元均可以为电容组成的单元。每个电容单元所包括的电容的数量不受限定。为了使得电路尽量平衡，可以使得第一电容单元和第二电容单元的容值相等或者差值在第一预设阈值内，也可以使得第三电容单元和第四电容单元的容值相等或者差值在第二预设阈值内。第一预设阈值和第二预设阈值可以根据电路需求进行设定，可以相等也可以不相等。为了使得电路尽量平衡，第一电感和第二电感的电感值也可以相等或者相差在一个阈值范围内。
需要说明的是，本发明实施例提供的逆变器，不但可以应用于需求有功功率的场合，也可以应用于同时需求无功功率和有功功率的场合，下面结合附图对各种工作状态分别进行介绍。
如图5ａ－5ｈ所示，本实施例中的逆变器具有六种有功工作模态，分别为第一工作模态、第二工作模态、第三工作模态、第四工作模态、第五工作模态和第六工作模态。
如图5ａ所示，本实施例的逆变器处于第一工作模态时，所述逆变器输出正2电平。此时，第一开关管QL1、第四开关管QL4、第一支路的第一导通路径和第二支路的第二导通路径导通，第二开关管QL2、第三开关管QL3、第三支路和第四支路关断。
以第一支路、第二支路、第三支路和第四支路均为图2所示的结构为例，电流依次流经：第一开关管QL1→开关管QH1→开关管QH2的反向并联二极管→第一电感L1→交流电网ug→第二电感L2→开关管QH4→开关管QH3的反向并联二极管→第四开关管QL4→第二电容单元C2→第一电容单元C1。开关管QH2和开关管QH3的导通状态不受限定，也就是说，开关管QH2可以导通，也可以关断，开关管QH3可以导通，也可以关断。
可见，在第一工作模态时，第三支路上两个反向串联的开关管（即开关管QH5和开关管QH6）能够防止电流从第三支路的第一端流向第三支路的第二端，第四支路上两个反向串联的开关管（即开关管QH7和开关管QH8）能够防止电流从第四支路的第二端流向第四支路的第一端。
当逆变器处于第一工作模态时，第一电容单元C1和第二电容单元C2的公共端与第三电容单元C3和第四电容单元C4的公共端之间的连接电路中也有少量电流流过。若第三电容单元C3和第四电容单元C4容值相近，第一电容单元C1和第二电容单元C2的容值相近，并且第一电感L1和第二电感L2的电感值相近时，该电流较小。
本实施例的逆变器处于第二工作模态时，所述逆变器输出正1电平，此时逆变器可以处于第一子工作模态，也可以处于第二子工作模态。下面分别具体说明。
如图5ｂ所示，本实施例的逆变器处于第一子工作模态时，第一开关管QL1、第一支路的第一导通路径和第四支路的第一导通路径导通，第二开关管QL2、第三开关管QL3、第四开关管QL4、第二支路和第三支路关断。此时，第一电容单元C1的第二端（即第一电容单元C1和第二电容单元C2的公共端）处于充电状态。
以第一支路、第二支路、第三支路和第四支路均为图2所示的结构为例，电流依次流经：第一开关管QL1→开关管QH1→开关管QH2的反向并联二极管→第一电感L1→交流电网ug→第二电感L2→开关管QH8→开关管QH7的反向并联二极管→第一电容单元C1。开关管QH2和开关管QH7的导通状态不受限定，也就是说，开关管QH2可以导通，也可以关断，开关管QH7可以导通，也可以关断。
可见，在第一子工作模态时，第三支路上两个反向串联的开关管能够防止电流从第三支路的第一端流向第三支路的第二端。
如图5ｃ所示，逆变器处于第二子工作模态时，第四开关管QL4、第二支路的第二导通路径和第三支路的第二导通路径导通，第一开关管QL1、第二开关管QL2、第三开关管QL3、第一支路和第四支路关断。此时，第一电容单元C1的第二端（即第一电容单元C1和第二电容单元C2的公共端）处于放电状态。
以第一支路、第二支路、第三支路和第四支路均为图2所示的结构为例，电流依次流经：开关管QH6→开关管QH5的反向并联二极管→第一电感L1→交流电网ug→第二电感L2→开关管QH4→开关管QH3的反向并联二极管→第四开关管QL4→第二电容单元C2。开关管QH3和开关管QH5的导通状态不受限定，也就是说，开关管QH3可以导通，也可以关断，开关管QH5可以导通，也可以关断。
可见，在第二子工作模态时，第四支路上两个反向串联的开关管能够防止电流从第四支路的第二端流向第四支路的第一端。
当逆变器处于第一子工作模态或者第二子工作模态时，第一电容单元C1和第二电容单元C2的公共端与第三电容单元C3和第四电容单元C4的公共端之间的连接电路中均有电流流过。
可以看出，在上述两个子工作模态中，逆变器均输出正1电平，但是有所不同的是，在第一子工作模态时，第一电容单元C1的第二端处于充电状态，在第二子工作模态时，第一电容单元C1的第二端处于放电状态。
如图5ｄ所示，本实施例的逆变器处于第三工作模态时，所述逆变器输出正0电平。此时，第三支路的第二导通路径和第四支路的第一导通路径导通，第一开关管QL1、第二开关管QL2、第三开关管QL3、第四开关管QL4、第一支路和第二支路关断。
以第一支路、第二支路、第三支路和第四支路均为图2所示的结构为例，电流依次流经：第一电感L1→交流电网ug→第二电感L2→开关管QH8→开关管QH7的反向并联二极管→开关管QH6→开关管QH5的反向并联二极管。开关管QH5和开关管QH7的导通状态不受限定，也就是说，开关管QH5可以导通，也可以关断，开关管QH7可以导通，也可以关断。
当逆变器处于第三工作模态时，第三支路和第四支路的公共端与第三电容单元C3和第四电容单元C4的公共端之间的连接电路中也有少量电流流过。若第三电容单元C3和第四电容单元C4容值相近，第一电容单元C1和第二电容单元C2的容值相近，并且第一电感L1和第二电感L2的电感值相近时，该电流较小。
如图5ｅ所示，本实施例的逆变器处于第四工作模态时，所述逆变器输出负2电平。此时，第二开关管QL2、第三开关管QL3、第一支路的第二导通路径和第二支路的第一导通路径导通，第一开关管QL1、第四开关管QL4、第三支路和第四支路关断。
以第一支路、第二支路、第三支路和第四支路均为图2所示的结构为例，此时，电流依次流经：第三开关管QL3→开关管QH3→开关管QH4的反向并联二极管→第二电感L2→交流电网ug→第一电感L1→开关管QH2→开关管QH1的反向并联二极管→第二开关管QL2→第二电容单元C2→第一电容单元C1。开关管QH1和开关管QH4的导通状态不受限定，也就是说，开关管QH1可以导通，也可以关断，开关管QH4可以导通，也可以关断。
可见，在第四工作模态时，第三支路上两个反向串联的开关管能够防止电流从第三支路的第二端流向第三支路的第一端，第四支路上两个反向串联的开关管能够防止电流从第四支路的第一端流向第四支路的第二端。
当逆变器处于第四工作模态时，第一电容单元C1和第二电容单元C2的公共端与第三电容单元C3和第四电容单元C4的公共端之间的连接电路中也有少量电流流过。若第三电容单元C3和第四电容单元C4容值相近，第一电容单元C1和第二电容单元C2的容值相近，并且第一电感L1和第二电感L2的电感值相近时，该电流较小。
本实施例的逆变器处于第五工作模态时，所述逆变器输出负1电平，此时逆变器可以处于第三子工作模态，也可以处于第四子工作模态。下面分别具体说明。
如图5ｆ所示，本实施例的逆变器处于第三子工作模态时，第三开关管QL3、第二支路的第一导通路径和第三支路的第一导通路径导通，第一开关管QL1、第二开关管QL2、第四开关管QL4、第一支路和第四支路关断。此时，第一电容单元C1的第二端（即第一电容单元C1和第二电容单元C2的公共端）处于充电状态。
以第一支路、第二支路、第三支路和第四支路均为图2所示的结构为例，电流依次流经：第三开关管QL3→开关管QH3→开关管QH4的反向并联二极管→第二电感L2→交流电网ug→第一电感L1→开关管QH5→开关管QH6的反向并联二极管→第一电容单元C1。开关管QH4和开关管QH6的导通状态不受限定，也就是说，开关管QH4可以导通，也可以关断，开关管QH6可以导通，也可以关断。
可见，在第三子工作模态时，第四支路上两个反向串联的开关管能够防止电流从第四支路的第一端流向第四支路的第二端。
如图5ｇ所示，本实施例的逆变器处于第四子工作模态时，第二开关管QL2、第一支路的第二导通路径和第四支路的第二导通路径导通，第一开关管QL1、第三开关管QL3、第四开关管QL4、第二支路和第三支路关断。此时，第一电容单元C1的第二端（即第一电容单元C1和第二电容单元C2的公共端）处于放电状态。
以第一支路、第二支路、第三支路和第四支路均为图2所示的结构为例，电流依次流经：开关管QH7→开关管QH8的反向并联二极管→第二电感L2→交流电网ug→第一电感L1→开关管QH2→开关管QH1的反向并联二极管→第二开关管QL2→第二电容单元C2。开关管QH1和开关管QH8的导通状态不受限定，也就是说，开关管QH1可以导通，也可以关断，开关管QH8可以导通，也可以关断。
可见，在第四子工作模态时，第三支路上两个反向串联的开关管能够防止电流从第三支路的第二端流向第三支路的第一端。
当逆变器处于第三子工作模态或者第四子工作模态时，第一电容单元C1和第二电容单元C2的公共端与第三电容单元C3和第四电容单元C4的公共端之间的连接电路中均有电流流过。
可以看出，在上述两个子工作模态中，逆变器均输出负1电平，但是有所不同的是，在第三子工作模态时，第一电容单元C1的第二端处于充电状态，在第四子工作模态时，第一电容单元C1的第二端处于放电状态。
如图5ｈ所示，本实施例的逆变器处于第六工作模态时，所述逆变器输出负0电平。此时，第三支路的第一导通路径和第四支路的第二导通路径导通，第一开关管QL1、第二开关管QL2、第三开关管QL3、第四开关管QL4、第一支路和第二支路关断。
以第一支路、第二支路、第三支路和第四支路均为图2所示的结构为例，电流依次流经：第二电感L2→交流电网→第一电感L1→开关管QH5→开关管QH6的反向并联二极管→开关管QH7→开关管QH8的反向并联二极管。开关管QH6和开关管QH8的导通状态不受限定，也就是说，开关管QH6可以导通，也可以关断，开关管QH8可以导通，也可以关断。
当逆变器处于第六工作模态时，第三支路和第四支路的公共端与第三电容单元C3和第四电容单元C4的公共端之间的连接电路中也有少量电流流过。若第三电容单元C3和第四电容单元C4容值相近，第一电容单元C1和第二电容单元C2的容值相近，并且第一电感L1和第二电感L2的电感值相近时，该电流较小。
根据上述六种有功工作模态的工作情况可知，图2所示的逆变器在第一或者第二工作模态时，第一支路第一端的电压高于第二端的电压，因此只能由开关管QH1控制第一支路的导通，而此时第二支路上的第二端的电压高于第一端的电压，因此只能由开关管QH4控制第二支路的导通。
而所述逆变器在第四或者第五工作模态时，第一支路第二端的电压高于第一端的电压，因此只能由开关管QH2控制第一支路的导通，而此时第二支路上的第一端的电压高于第二端的电压，因此只能由开关管QH3控制第二支路的导通。
所述逆变器在第三工作模态时，由开关管QH6和第开关管QH8分别控制第三支路和第四支路的导通。
所述逆变器在第六工作模态时，由开关管QH5和开关管QH7分别控制第三支路和第四支路的导通。
在上述六种有功工作模态下，逆变器可以输出周期性的信号。逆变器输出的周期信号在一个周期内分为第一时段、第二时段、第三时段、第四时段、第五时段和第六时段。其中，在第一时段、第二时段和第三时段，逆变器输出正电压，在第四时段、第五时段和第六时段，逆变器输出负电压。
第一时段和第三时段，所述逆变器交替处于第二工作模态和第三工作模态，此时逆变器交替输出正1和正0电平。
在第二时段，逆变器交替处于第一工作模态和第二工作模态，此时逆变器交替输出正1和正2电平。
在第四时段和第六时段，逆变器交替处于第五工作模态和第六工作模态；此时逆变器交替输出负1和负0电平。
在第五时段，逆变器交替处于第四工作模态和第五工作模态，此时逆变器交替输出负1和负2电平。
需要说明的是，逆变器处于第二工作模态时，具体可以是处于第一子工作模态，也可以是处于第二子工作模态，而逆变器处于第五工作模态时，具体可以是处于第三子工作模态，也可以是处于第四子工作模态。由于逆变器处于第一子工作模态和第三子工作模态时，第一电容单元C1的第二端处于充电状态，而逆变器处于第二子工作模态和第四子工作模态时，第一电容单元C1的第二端处于放电状态。因此，一种较优的方式是，通过对第二工作模态和第五工作模态的分配方式，使得在一个周期内，第一电容单元C1的第二端（即直流母线中点）处于充电状态和放电状态的时间相等或者相差在一预设范围内，从而使得直流母线中点的电压尽量平衡。下面说明三种具体保证直流母线中点的电压尽量平衡的分配方式。
第一种分配方式是，在第一时段、第二时段和第三时段，第一电容单元的第二端的充放电状态相同，可以都为充电状态，也可以都为放电状态。
在第四时段、第五时段和第六时段时，第一电容单元的第二端的充放电状态相同，并且与第一时段、第二时段和第三时段时第一电容单元的第二端的充放电状态相反，因此，若在第一时段、第二时段和第三时段时，第一电容单元的第二端为充电状态，则在第四时段、第五时段和第六时段时，第一电容单元的第二端为放电状态。若在第一时段、第二时段和第三时段时，第一电容单元的第二端为放电状态，则在第四时段、第五时段和第六时段时，第一电容单元的第二端为充电状态。
这里具体说明，若第一时段（或第三时段）第一电容单元的第二端为充电状态，则说明第一时段（或第三时段）时，逆变器交替工作在第一子工作模态和第三工作模态，若第一时段（或第三时段）第一电容单元的第二端为放电状态，则说明第一时段（或第三时段）时，逆变器交替工作在第二子工作模态和第三工作模态；若第二时段第一电容单元的第二端为充电状态，则说明第二时段时，逆变器交替工作在第一子工作模态和第一工作模态，若第二时段第一电容单元的第二端为放电状态，则说明第二时段时，逆变器交替工作在第二子工作模态和第一工作模态。
若第四时段（或第六时段）第一电容单元的第二端为充电状态，则说明第四时段（或第六时段）时，逆变器交替工作在第三子工作模态和第六工作模态，若第四时段（或第六时段）第一电容单元的第二端为放电状态，则说明第四时段（或第六时段）时，逆变器交替工作在第四子工作模态和第六工作模态；若第五时段第一电容单元的第二端为充电状态，则说明第五时段时，逆变器交替工作在第三子工作模态和第四工作模态，若第五时段第一电容单元的第二端为放电状态，则说明第五时段时，逆变器交替工作在第四子工作模态和第四工作模态。
下面通过图6具体说明这种分配方式的模态切换控制方式，如图6所示，可以在第一时段Ｔ1和第三时段Ｔ3使得逆变器交替处于Ｂ模态和Ｄ模态，在第二时段Ｔ2使得逆变器交替处于Ａ模态和Ｄ模态，在第四时段Ｔ4和第六时段Ｔ6使得逆变器交替处于Ｃ模态和Ｄ模态，在第五时段Ｔ5使得逆变器交替处于Ａ模态和Ｃ模态。需要说明的是，图6为对逆变器的模态切换控制图，因此，在图6中将逆变器输出的负电平信号翻转为正电平信号。
这里，Ａ模态具体为输出正2的第一工作模态或者输出负2电平的第四工作模态，Ｂ模态具体为输出正0电平的第三工作模态或者输出负0电平的第六工作模态。Ｃ模态具体为输出正1电平并且直流母线中点的电压为充电状态的第一子工作模态，或者输出负1电平并且直流母线中点的电压为充电状态的第三子工作模态。Ｄ模态具体为输出正1电平并且直流母线中点的电压为放电状态的第二子工作模态，或者输出负1电平并且直流母线中点的电压为放电状态的第四子工作模态。
可见，在图6中的第一时段Ｔ1、第二时段Ｔ2和第三时段Ｔ3中，也就是一个周期信号的前半周期中，直流母线中点的电压处于放电状态，而在第四时段Ｔ4、第五时段Ｔ5和第六时段Ｔ6中，也就是一个周期信号的后半周期中，直流母线中点的电压处于充电状态。由于一般情况下，第一时段、第三时段、第四时段和第六时段的时间均相等，而第二时段和第五时段的时间相等，因此这种分配方式中，直流母线中点的电压的充电和放电时间相等，保证了直流母线中点的电压平衡。
第二种分配方式是，在第一时段、第二时段的后半段、第五时段的前半段和第六时段，第一电容单元的第二端的充放电状态相同，可以都为充电状态，也可以都为放电状态。
在第二时段的前半段、第三时段、第四时段和第五时段的后半段，第一电容单元的第二端的充放电状态相同，并且与第一时段、第二时段的后半段、第五时段的前半段和第六时段时第一电容单元的第二端的充放电状态相反。因此，若在第一时段、第二时段的后半段、第五时段的前半段和第六时段时，第一电容单元的第二端为充电状态，则在第二时段的前半段、第三时段、第四时段和第五时段的后半段时，第一电容单元的第二端为放电状态。若在第一时段、第二时段的后半段、第五时段的前半段和第六时段时，第一电容单元的第二端为放电状态，则在第二时段的前半段、第三时段、第四时段和第五时段的后半段时，第一电容单元的第二端为充电状态。
下面通过图7具体说明这种分配方式的模态切换控制方式，如图7所示，可以在第一时段Ｔ1和第六时段Ｔ6使得逆变器交替处于Ｂ模态和Ｄ模态，在第二时段Ｔ2的后半时段和第五时段Ｔ5的前半时段使得逆变器交替处于Ａ模态和Ｄ模态。在第三时段Ｔ3和第四时段Ｔ4使得逆变器交替处于Ｂ模态和Ｃ模态，在第二时段Ｔ2的前半时段和第五时段Ｔ5的后半时段使得逆变器交替处于Ａ模态和Ｃ模态。需要说明的是，图7为对逆变器的模态切换控制图，因此，在图7中将逆变器输出的负电平信号翻转为正电平信号。
可见，在图7中的第一时段Ｔ1、第二时段Ｔ2的后半时段、第五时段Ｔ5的前半时段和第六时段Ｔ6，直流母线中点的电压处于放电状态，在第三时段Ｔ3和第四时段Ｔ4、第二时段Ｔ2的前半时段和第五时段Ｔ5的后半时段，直流母线中点的电压处于充电状态，因此这种分配方式中，直流母线中点的电压的充电和放电时间相等，保证了直流母线中点的电压平衡。
第三种分配方式是，在第一时段、第二时段的后半段、第四时段和第五时段的后半段，第一电容单元的第二端的充放电状态相同，可以都为充电状态，也可以都为放电状态。
在第二时段的前半段、第三时段、第五时段的前半段和第六时段，第一电容单元的第二端的充放电状态相同，并且与第一时段、第二时段的后半段、第四时段和第五时段时第一电容单元的第二端的充放电状态相反。因此，若在第一时段、第二时段的后半段、第四时段和第五时段的后半段时，第一电容单元的第二端为充电状态，则在第二时段的前半段、第三时段、第五时段的前半段和第六时段时，第一电容单元的第二端为放电状态。若在第一时段、第二时段的后半段、第四时段和第五时段的后半段时，第一电容单元的第二端为放电状态，则在第二时段的前半段、第三时段、第五时段的前半段和第六时段时，第一电容单元的第二端为充电状态。
下面通过图8具体说明这种分配方式的模态切换控制方式，如图8所示，可以在第一时段Ｔ1和第四时段Ｔ4使得逆变器交替处于Ｂ模态和Ｄ模态，在第二时段Ｔ2的后半时段和第五时段Ｔ5的后半时段使得逆变器交替处于Ａ模态和Ｄ模态。在第三时段Ｔ3和第六时段Ｔ6使得逆变器交替处于Ｂ模态和Ｃ模态，在第二时段Ｔ2的前半时段和第五时段Ｔ5的前半时段使得逆变器交替处于Ａ模态和Ｃ模态。需要说明的是，图8为对逆变器的模态切换控制图，因此，在图8中将逆变器输出的负电平信号翻转为正电平信号。
可见，在图8中的第一时段Ｔ1、第二时段Ｔ2的后半时段、第五时段Ｔ5的后半时段和第四时段Ｔ4，直流母线中点的电压处于放电状态，在第三时段Ｔ3和第六时段Ｔ6、第二时段Ｔ2的前半时段和第五时段Ｔ5的前半时段，直流母线中点的电压处于充电状态，因此这种分配方式中，直流母线中点的电压的充电和放电时间相等，保证了直流母线中点的电压平衡。
在上述三种分配方式中，第一种分配方式在一个周期内对直流母线中点充电、放电各一次，含有工频（一般为50ｈｚ）谐波，而第二种分配方式在一个周期内对直流母线中点充电3次，放电3次，含有工频倍数次谐波，第三种分配方式在一个周期内对直流母线中点充电、放电各4次。显然，第三种分配方式的充放电频率最高，因此母线电纹波最小。而第一种分配方式的充放电频率最低，母线电压纹波最大。
如图9ａ－9ｃ所示，本实施例中的逆变器具有三种无功工作模态，分别为第七工作模态、第八工作模态和第九工作模态。
如图9ａ所示，本实施例的逆变器处于第七工作模态时，所述逆变器输出正1电平。此时，第一开关管QL1、第四开关管QL4、第一支路的第一导通路径和第二导通路径、以及第二支路的第一导通路径和第二导通路径导通，第二开关管QL2、第三开关管QL3、第三支路和第四支路关断。
此时，电流可以依次流经：第一开关管QL1→第一支路→第一电感L1→交流电网ug→第二电感L2→第二支路→第四开关管QL4→第二电容单元C2→第一电容单元C1。电流还可以沿着上述路径反向流。
当逆变器处于第七工作模态时，第一电容单元C1和第二电容单元C2的公共端与第三电容单元C3和第四电容单元C4的公共端之间的连接电路中也有少量电流流过。若第三电容单元C3和第四电容单元C4容值相近，第一电容单元C1和第二电容单元C2的容值相近，并且第一电感L1和第二电感L2的电感值相近时，该电流较小。
如图9ｂ所示，本实施例的逆变器处于第八工作模态时，所述逆变器输出0电平。此时，第三支路的第一导通路径和第二导通路径，以及第四支路的第一导通路径和第二导通路径导通，第一开关管QL1、第二开关管QL2、第三开关管QL3、第四开关管QL4、第一支路和第二支路关断。电流可以依次流经：第三支路→第一电感L1→交流电网ug→第二电感L2→第四支路。电流还可以沿着上述路径反向流。
当逆变器处于第八工作模态时，第一电容单元C1和第二电容单元C2的公共端与第三电容单元C3和第四电容单元C4的公共端之间的连接电路中也有少量电流流过。若第三电容单元C3和第四电容单元C4容值相近，第一电容单元C1和第二电容单元C2的容值相近，并且第一电感L1和第二电感L2的电感值相近时，该电流较小。
如图9ｃ所示，本实施例的逆变器处于第九工作模态时，所述逆变器输出负1电平。此时，第二开关管QL2、第三开关管QL3、第一支路的第一导通路径和第二导通路径、以及所述第二支路的第一导通路径和第二导通路径导通，第一开关管QL1、第四开关管QL4、第三支路和第四支路关断。电流可以依次流经：第三开关管QL3→第二支路→第二电感L2→交流电网ug→第一电感L1→第一支路→第二开关管QL2→第二电容单元C2→第一电容单元C1。电流还可以沿着上述路径反向流。
当逆变器处于第九工作模态时，第一电容单元C1和第二电容单元C2的公共端与第三电容单元C3和第四电容单元C4的公共端之间的连接电路中也有少量电流流过。若第三电容单元C3和第四电容单元C4容值相近，第一电容单元C1和第二电容单元C2的容值相近，并且第一电感L1和第二电感L2的电感值相近时，该电流较小。
本实施例中的逆变器中，还可以在逆变器的两个输出端和交流电网之间各串联一个电感进行滤波，从而实现更好的电网电流质量。如图10所示，第一电感L1的第二端还通过第三电感L3连接交流电网ug的正极，第二电感L2的第二端还通过第四电感L4连接交流电网ug的负极。其中，第三电感L3和第四电感L4的电感值相对于第一电感L1和第二电感L2来说，通常较小。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种五电平逆变器，其特征在于，所述逆变器包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一支路、第二支路、第三支路、第四支路、第一电容单元、第二电容单元、第三电容单元、第四电容单元、第一电感和第二电感；
所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路和所述第四支路中的各个支路均具有第一导通路径和第二导通路径，所述第一导通路径导通时，电流能够从该支路的第一端流向第二端，所述第二导通路径导通时，电流能够从所述该支路的第二端流向第一端，所述第一导通路径和所述第二导通路径均关断时，该支路关断，电流被禁止从该支路的任一端流向另一端；
直流电源的正极连接所述第一开关管的第一端、所述第三开关管的第一端和所述第一电容单元的第一端；所述直流电源的负极连接所述第二开关管的第一端、所述第四开关管的第一端和所述第二电容单元的第二端；
所述第一开关管的第二端连接所述第二开关管的第二端和所述第一支路的第一端；所述第三开关管的第二端连接所述第四开关管的第二端和所述第二支路的第一端；
所述第一支路的第二端连接所述第一电感的第一端和所述第三支路的第一端；所述第二支路的第二端连接所述第二电感的第一端和所述第四支路的第一端；
所述第一电感的第二端连接所述第三电容单元的第一端，所述第二电感的第二端连接所述第四电容单元的第二端；
所述第三电容单元的第二端连接所述第四电容单元的第一端、所述第三支路的第二端、所述第四支路的第二端、所述第一电容单元的第二端和所述第二电容单元的第一端；
所述第一电感的第二端和所述第二电感的第二端为所述逆变器的交流输出端。
2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述第一开关管导通时，电流从所述第一开关管的第一端流向第二端；所述第三开关管导通时，电流从所述第三开关管的第一端流向第二端；
所述第二开关管导通时，电流从所述第二开关管的第二端流向第一端；所述第四开关管导通时，电流从所述第四开关管的第二端流向第一端。
3.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路和所述第四支路中的任一支路包括串联的并且导通方向相反的第五开关管和第六开关管；
所述第五开关管的导通方向使得电流从该支路的第一端流向第二端，所述第六开关管的导通方向使得电流从该支路的第二端流向第一端；其中，所述第五开关管和所述第六开关管的反并联二极管为该支路的所述第一导通路径，所述第六开关管和所述第五开关管的反并联二极管为该支路的所述第二导通路径。
4.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路和所述第四支路中的任一支路包括第七开关管、第八开关管、第一二极管和第二二极管；
所述第一二极管和所述第七开关管串联后，与所述第二二极管和所述第八开关管的串联电路并联，所述第一二极管和所述第七开关管的导通方向均使得电流从该支路的第一端流向第二端，所述第二二极管和所述第八开关管的导通方向均使得电流从该支路的第二端流向第一端，所述第一二极管和所述第七开关管为该支路的所述第一导通路径，所述第二二极管和所述第八开关管为该支路的所述第二导通路径。
5.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路和所述第四支路中的任一支路包括第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管和第九开关管；
所述第三二极管的正极连接所述第四二极管的负极，作为该支路的第一端，所述第五二极管的正极连接所述第六二极管的负极，作为该支路的第二端；所述第三二极管的负极和所述第五二极管的负极连接所述第九开关管的第一端，所述第四二极管的正极和所述第六二极管的正极连接所述第九开关管的第二端，所述第九开关管的导通方向使得电流从所述第九开关管的第一端流向第二端；
所述第三二极管、所述第九开关管和所述第六二极管为该支路的所述第一导通路径；所述第四二极管、所述第九开关管和所述第五二极管为该支路的所述第二导通路径。
6.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器具有六种有功工作模态，分别为第一工作模态、第二工作模态、第三工作模态、第四工作模态、第五工作模态和第六工作模态；
所述逆变器处于所述第一工作模态时，所述第一开关管、第四开关管、所述第一支路的第一导通路径和所述第二支路的第二导通路径导通，所述第二开关管、第三开关管、所述第三支路和所述第四支路关断；
所述逆变器处于所述第二工作模态时，所述逆变器处于第一子工作模态或者第二子工作模态；所述逆变器处于所述第一子工作模态时，所述第一开关管、所述第一支路的第一导通路径和所述第四支路的第一导通路径导通，所述第二开关管、第三开关管、第四开关管、所述第二支路和所述第三支路关断，所述第一电容单元的第二端处于充电状态；所述逆变器处于所述第二子工作模态时，所述第四开关管、所述第二支路的第二导通路径和所述第三支路的第二导通路径导通，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、所述第一支路和所述第四支路关断，所述第一电容单元的第二端处于放电状态；
所述逆变器处于所述第三工作模态时，所述第三支路的第二导通路径和所述第四支路的第一导通路径导通，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、所述第一支路和所述第二支路关断；
所述逆变器处于所述第四工作模态时，所述第二开关管、第三开关管、所述第一支路的第二导通路径和所述第二支路的第一导通路径导通，所述第一开关管、第四开关管、所述第三支路和所述第四支路关断；
所述逆变器处于所述第五工作模态时，所述逆变器处于第三子工作模态或者第四子工作模态；所述逆变器处于所述第三子工作模态时，所述第三开关管、所述第二支路的第一导通路径和所述第三支路的第一导通路径导通，所述第一开关管、第二开关管、第四开关管、所述第一支路和所述第四支路关断，所述第一电容单元的第二端处于充电状态；所述逆变器处于所述第四子工作模态时，所述第二开关管、所述第一支路的第二导通路径和所述第四支路的第二导通路径导通，所述第一开关管、第三开关管、第四开关管、所述第二支路和所述第三支路关断，所述第一电容单元的第二端处于放电状态；
所述逆变器处于所述第六工作模态时，所述第三支路的第一导通路径和所述第四支路的第二导通路径导通，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、所述第一支路和所述第二支路关断。
7.根据权利要求6所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器输出的周期信号在一个周期内分为第一时段、第二时段、第三时段、第四时段、第五时段和第六时段；
在所述第一时段和所述第三时段，所述逆变器交替处于第二工作模态和第三工作模态；
在所述第二时段，所述逆变器交替处于第一工作模态和第二工作模态；
在所述第四时段和所述第六时段，所述逆变器交替处于第五工作模态和第六工作模态；
在所述第五时段，所述逆变器交替处于第四工作模态和第五工作模态。
8.根据权利要求7所述的逆变器，其特征在于，在所述第一时段、所述第二时段和所述第三时段，所述第一电容单元的第二端的充放电状态相同；在所述第四时段、所述第五时段和所述第六时段时，所述第一电容单元的第二端的充放电状态相同，并且与所述第一时段、所述第二时段和所述第三时段时所述第一电容单元的第二端的充放电状态相反；
或者，
在所述第一时段、所述第二时段的后半段、所述第四时段和所述第五时段的后半段，所述第一电容单元的第二端的充放电状态相同；在所述第二时段的前半段、所述第三时段、所述第五时段的前半段和第六时段，所述第一电容单元的第二端的充放电状态相同，并且与所述第一时段、所述第二时段的后半段、所述第四时段和所述第五时段时所述第一电容单元的第二端的充放电状态相反；
或者，
在所述第一时段、所述第二时段的后半段、所述第五时段的前半段和所述第六时段，所述第一电容单元的第二端的充放电状态相同；在所述第二时段的前半段、所述第三时段、所述第四时段和所述第五时段的后半段，所述第一电容单元的第二端的充放电状态相同，并且与所述第一时段、所述第二时段的后半段、所述第五时段的前半段和所述第六时段时所述第一电容单元的第二端的充放电状态相反。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器具有三种无功工作模态，分别为第七工作模态、第八工作模态和第九工作模态：
所述逆变器处于所述第七工作模态时，所述第一开关管、第四开关管、所述第一支路的第一和第二导通路径、以及所述第二支路的第一和第二导通路径导通，所述第二开关管、第三开关管、所述第三支路和所述第四支路关断；
所述逆变器处于所述第八工作模态时，所述第三支路的第一和第二导通路径，以及所述第四支路的第一和第二导通路径导通，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、所述第一支路和所述第二支路关断；
所述逆变器处于所述第九工作模态时，所述第二开关管、第三开关管、所述第一支路的第一和第二导通路径、以及所述第二支路的第一和第二导通路径导通，所述第一开关管、第四开关管、所述第三支路和所述第四支路关断。
10.根据权利要求1至8任意一项所述的逆变器，其特征在于，所述第一电感的第二端还通过第三电感连接交流电网的正极，所述第二电感的第二端还通过第四电感连接所述交流电网的负极。
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