CN103701346A - 一种九电平逆变器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种九电平逆变器，该逆变器包括两个直流升压电路、八个开关管、两个电感、六个电容单元和四个防逆流器件。其中，第五电容单元和第六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。而第五电容单元和第六电容单元为该逆变器的输出滤波电路，第一电容单元和第二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，九电平输出，效率较高，适合光伏发电等应用领域。　

Description

一种九电平逆变器

技术领域　

本发明涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种九电平逆变器。　 

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，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。九电平逆变器相比于三电平逆变器，效率更高，但是如何在九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。　 

发明内容　

本发明解决的技术问题在于提供一种九电平逆变器，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：　 

本发明提供了一种九电平逆变器，所述逆变器包括：第一直流升压电路、第二直流升压电路、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第一电容单元、第二电容单元、第三电容单元、第四电容单元、第五电容单元、第六电容单元、第一电感、第二电感、第一防逆流器件、第二防逆流器件、第三防逆流器件和第四防逆流器件；　 

所述第一直流升压电路的第一输入端连接直流电源的正极和所述第二电容单元的第一端；所述第一直流升压电路的第二输入端连接所述第一直流升压电路的第一输出端；　 

所述第二直流升压电路的第一输入端连接所述直流电源的负极和所述第三电容单元的第二端；所述第二直流升压电路的第二输入端连接所述第二直流升压电路的第一输出端；　 

所述第一直流升压电路的第二输出端连接所述第一开关管的第一端和所述第一电容单元的第一端；　 

所述第一电容单元的第二端连接所述第四电容单元的第一端、所述第二电容单元的第二端、所述第三电容单元的第一端、所述第一直流升压电路的第一输出端、所述第二直流升压电路的第一输出端、所述第二防逆流器件的第二端、所述第三防逆流器件的第一端、所述第五电容单元的第二输出端和所述第六电容单元的第一输出端；　 

所述第二直流升压电路的第二输出端连接所述第四开关管的第一端和所述第四电容单元的第二端；　 

所述第二电容单元的第一端连接所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端连接所述第一开关管的第二端和所述第二防逆流器件的第一端；　 

所述第一防逆流器件串联在所述第二电容单元的第一端与所述第二防逆流器件的第一端的连接电路上或者所述第一开关管的第二端与所述第二防逆流器件的第一端的连接电路上；　 

所述第三电容单元的第二端连接所述第三开关管的第一端，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三防逆流器件的第二端；　 

所述第四防逆流器件串联在所述第三电容单元的第二端与所述第三防逆流器件的第二端的连接电路上或者所述第四开关管的第二端与所述第三防逆流器件的第二端的连接电路上；　 

所述第一开关管的第二端连接所述第五开关管的第一端和所述第七开关管的第一端；　 

所述第四开关管的第二端连接所述第六开关管的第二端和所述第八开关管的第二端；　 

所述第五开关管的第二端连接所述第六开关管的第一端和所述第一电感的第一端；　 

所述第七开关管的第二端连接所述第八开关管的第一端和所述第二电感的第一端；　 

所述第一电感的第二端连接所述第五电容单元的第一端；所述第二电感的第二端连接所述第六电容单元的第二端；　 

若所述第一防逆流器件串联在所述第二电容单元的第一端与所述第二防逆流器件的第一端的连接电路上，所述第一防逆流器件的第一端连接所述第二防逆流器件和所述第一开关管的公共端或者所述第一防逆流器件的第二端连接所述第二电容单元的第一端，所述第二防逆流器件用于当所述第一开关管或所述第二开关管导通时，防止电流从所述第二防逆流器件的第一端流向第二端；　 

若所述第一防逆流器件串联在所述第一开关管的第二端与所述第二防逆流器件的第二端的连接电路上，所述第一防逆流器件的第一端连接所述第一开关管和所述第五开关管的公共端，所述第一防逆流器件的第二端连接所述第二防逆流器件和所述第二开关管的公共端，所述第二防逆流器件用于当所述第二开关管导通时，防止电流从所述第二防逆流器件的第一端流向第二端；　 

若所述第四防逆流器件串联在所述第三电容单元的第二端与所述第三防逆流器件的第二端的连接电路上，所述第四防逆流器件的第二端连接所述第三防逆流器件和所述第四开关管的公共端或者所述第四防逆流器件的第一端连接所述第三电容单元的第二端，所述第三防逆流器件用于当所述第三开关管或所述第四开关管导通时，防止电流从所述第三防逆流器件的第一端流向第二端；　 

若所述第四防逆流器件串联在所述第四开关管的第二端与所述第三防逆流器件的第二端的连接电路上，所述第四防逆流器件的第一端连接所述第三防逆流器件和所述第三开关管的公共端，所述第四防逆流器件的第二端连接所述第四开关管和所述第六开关管的公共端，所述第三防逆流器件用于当所述第三开关管导通时，防止电流从所述第三防逆流器件的第一端流向第二端；　 

所述第一防逆流器件用于当所述第一开关管导通时，防止电流从所述第一防逆流器件的第一端流向第二端；　 

所述第四防逆流器件用于当所述第四开关管导通时，防止电流从所述第四防逆流器件的第一端流向第二端；　 

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；所述第二开关管导通时，电流从所述第二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；所述第五开关管导通时，电流从所述第五开关管的第一端流向第二端；所述第六开关管导通时，电流从所述第六开关管的第一端流向第二端；所述第七开关管导通时，电流从所述第七开关管的第一端流向第二端；所述第八开关管导通时，电流从所述第八开关管的第一端流向第二端。　 

优选地，所述逆变器具有十种有功工作模态，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、第六工作模态、第七工作模态、第八工作模态、第九工作模态和第十工作模态；　 

所述逆变器处于所述第一工作模态时，所述第一开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第二开关管、所述第三开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断；　 

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、所述第三开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第二开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断；所述逆变器处于所述第二子工作模态时，所述第二开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第一开关管、所述第三开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断；　 

所述逆变器处于所述第三工作模态时，所述逆变器处于第三子工作模态、第四子工作模态或者第五子工作模态；所述逆变器处于所述第三子工作模态时，所述第一开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关 管关断，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、所述第三开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第一开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断；所述逆变器处于所述第五子工作模态时，所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断，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四工作模态时，所述逆变器处于第六子工作模态或者第七子工作模态；所述逆变器处于所述第六子工作模态时，所述第二开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第一开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断，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七子工作模态时，所述第三开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断，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五工作模态时，所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断；　 

所述逆变器处于所述第六工作模态时，所述第一开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第二开关管、所述第三开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断；　 

所述逆变器处于所述第七工作模态时，所述逆变器处于第八子工作模态或者第九子工作模态；所述逆变器处于所述第八子工作模态时，所述第一开关管、所述第三开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第二开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断，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九子工作模态时，所述第二开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第一开关管、所述第三开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断，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八工作模态时，所述逆变器处于第十子工作模态、第十一子工作模态或者第十二子工作模态；所述逆变器处于所述第十子工作模态时，所述第一开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断，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十一子工作模态时，所述第二开关管、所述第三开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第一开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断；所述逆变器处于所述第十二子工作模态时，所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第五开关管和所述第八开关管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九工作模态时，所述逆变器处于第十三子工作模态或者第十四子工作模态；所述逆变器处于所述第六子工作模态时，所述第二开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第一开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断，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十四子工作模态时，所述第三开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断，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十工作模态时，所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断。　 

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、第六时段、第七时段、第八时段、第九时段、第十时段、第十一时段、第十二时段、第十三时段和第十四时段；　 

在所述第一时段和所述第七时段，所述逆变器交替处于第四工作模态和第五工作模态；　 

在所述第二时段和所述第六时段，所述逆变器交替处于第三工作模态和第四工作模态；　 

在所述第三时段和所述第五时段，所述逆变器交替处于第二工作模态和第三工作模态；　 

在所述第四时段，所述逆变器交替处于第一工作模态和第二工作模态；　 

在所述第八时段和所述第十四时段，所述逆变器交替处于第九工作模态和第十工作模态；　 

在所述第九时段和所述第十三时段，所述逆变器交替处于第八工作模态和第九工作模态；　 

在所述第十时段和所述第十二时段，所述逆变器交替处于第七工作模态和第八工作模态；　 

在所述第十一时段，所述逆变器交替处于第六工作模态和第七工作模态。　 

优选地，所述第一防逆流器件为第一二极管，所述第二防逆流器件为第二二极管，所述第三防逆流器件为第三二极管，或者所述第四防逆流器件为第四二极管；　 

所述第一防逆流器件的第一端为所述第一二极管的负极，所述第一防逆流器件的第二端为所述第一二极管的正极；　 

所述第二防逆流器件的第一端为所述第二二极管的负极，所述第二防逆流器件的第二端为所述第二二极管的正极；　 

所述第三防逆流器件的第一端为所述第三二极管的负极，所述第三防逆流器件的第二端为所述第三二极管的正极；　 

所述第四防逆流器件的第一端为所述第四二极管的负极，所述第四防逆流器件的第二端为所述第四二极管的正极。　 

优选地，所述第一防逆流器件为第九开关管，所述第二防逆流器件为第十开关管，所述第三防逆流器件为第十一开关管，或者所述第四防逆流器件为第十二开关管；　 

所述第一开关管导通时，所述第九开关管关断；　 

所述第四开关管导通时，所述第十二开关管关断；　 

若所述第一防逆流器件串联在所述第二电容单元的第一端与所述第二防逆流器件的第一端的连接电路上，所述第一开关管或所述第二开关管导通时，所述第十开关管关断；　 

若所述第一防逆流器件串联在所述第一开关管的第二端与所述第二防逆流器件的第二端的连接电路上，所述第二开关管导通时，所述第十开关管关断；　 

若所述第四防逆流器件串联在所述第三电容单元的第二端与所述第三防逆流器件的第二端的连接电路上，所述第三开关管或所述第四开关管导通时，所述第十一开关管关断；　 

若所述第四防逆流器件串联在所述第四开关管的第二端与所述第三防逆流器件的第二端的连接电路上，所述第三开关管导通时，所述第十一开关管关断。

优选地，所述第一直流升压电路包括第三电感、第五二极管和第十三开关管；　 

所述第三电感的第一端为所述第一直流升压电路的第一输入端；所述第三电感的第二端连接所述第十三开关管的第一端和所述第五二极管的正极；　 

所述第十三开关管的第二端为所述第一直流升压电路的第一输出端和第二输入端；　 

所述第五二极管的负极为所述第一直流升压电路的第二输出端。　 

优选地，所述第二直流升压电路包括第四电感、第六二极管和第十四开关管；　 

所述第四电感的第一端为所述第二直流升压电路的第一输入端；所述第四电感的第二端连接所述第十四开关管的第二端和所述第六二极管的负极；　 

所述第十四开关管的第一端为所述第二直流升压电路的第一输出端和第二输入端；　 

所述第六二极管的正极为所述第二直流升压电路的第二输出端。　 

优选地，所述第一电感的第二端还通过第五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六电感连接所述交流电网的负极。　 

通过上述技术方案可知，在本发明的九电平逆变器中，第五电容单元和第六电容单元为该逆变器的输出滤波电路，第二电容单元的第二端为直流母线的中点，并且，第五电容单元和第六电容单元的公共端连接第二电容单元的第二端，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为本发明提供的九电平逆变器的第一实施例的电路图；　 

图3为图2所示的实施例一种变形的电路图；　 

图4为图2所示的实施例另一种变形的电路图；　 

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子工作模态的电路导通图；　 

图5ｅ为图2所示的逆变器的第四子工作模态的电路导通图；　 

图5ｆ为图2所示的逆变器的第五子工作模态的电路导通图；　 

图5ｇ为图2所示的逆变器的第六子工作模态的电路导通图；　 

图5ｈ为图2所示的逆变器的第七子工作模态的电路导通图；　 

图5ｉ为图2所示的逆变器的第五工作模态的电路导通图；　 

图5ｊ为图2所示的逆变器的第六子工作模态的电路导通图；　 

图5ｋ为图2所示的逆变器的第八子工作模态的电路导通图；　 

图5l为图2所示的逆变器的第九子工作模态的电路导通图；　 

图5ｍ为图2所示的逆变器的第十子工作模态的电路导通图；　 

图5ｎ为图2所示的逆变器的第十一子工作模态的电路导通图；　 

图5ｏ为图2所示的逆变器的第十二子工作模态的电路导通图；　 

图5p为图2所示的逆变器的第十三子工作模态的电路导通图；　 

图5q为图2所示的逆变器的第十四子工作模态的电路导通图；　 

图5ｒ为图2所示的逆变器的第十工作模态的电路导通图；　 

图6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。　 

本发明提供了一种九电平逆变器，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，本发明提供了九电平逆变器的具体实施例，在本实施例中，九电平逆变器包括：第一直流升压电路201、第二直流升压电路202和逆变电路203。逆变电路203具体包括：第一开关管Q_H1、第二开关管Q_H2、第三开关管Q_H3、第四开关管Q_H4、第五开关管Q_L1、第六开关管Q_L2、第七开关管Q_L3、第八开关管Q_L4、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、第五电容单元C₅、第六电容单元C₆、第一电感L₁、第二电感L₂、第一防逆流器件、第二防逆流器件、第三防逆流器件和第四防逆流器件。 

第一直流升压电路201的第一输入端连接直流电源ＤＣ的正极和第二电容单元C₂的第一端；第一直流升压电路201的第二输入端连接第一直流升压电路201的第一输出端。　 

第二直流升压电路202的第一输入端连接直流电源ＤＣ的负极和第三电容单元C₃的第二端；第二直流升压电路202的第二输入端连接第二直流升压电路202的第一输出端。 

第一直流升压电路201的第二输出端连接第一开关管Q_H1的第一端和第一电容单元C₁的第一端。 

第一电容单元C₁的第二端连接第四电容单元C₄的第一端、第二电容单元的C₂第二端、第三电容单元C₃的第一端、第一直流升压电路201的第一输出端、第二直流升压电路202的第一输出端、第二防逆流器件的第二端、第三防逆流器件的第一端、第五电容单元C₅的第二输出端和第六电容单元C₆的第一输出端。 

第二直流升压电路202的第二输出端连接第四开关管Q_H4的第一端和第四电容单元C₄的第二端。 

第二电容单元C₂的第一端连接第二开关管Q_H2的第一端，第二开关管Q_H2的第二端连接第一开关管Q_H1的第二端和第二防逆流器件的第一端。 

第一防逆流器件串联在第二电容单元C₂的第一端与第二防逆流器件的第一端的连接电路上或者第一开关管Q_H1的第二端与第二防逆流器件的第一端的连接电路上。 

第三电容单元C₃的第二端连接第三开关管Q_H3的第一端，第三开关管Q_H3的第二端连接第四开关管Q_H4的第二端和第三防逆流器件的第二端。 

第四防逆流器件串联在第三电容单元C₃的第二端与第三防逆流器件的第二端的连接电路上或者第四开关管Q_H4的第二端与第三防逆流器件的第二端的连接电路上。 

第一开关管Q_H1的第二端连接第五开关管Q_L1的第一端和第七开关管Q_L3的第一端。 

第四开关管Q_H4的第二端连接第六开关管Q_L2的第二端和第八开关管Q_L4的第二端。 

第五开关管Q_L1的第二端连接第六开关管Q_L2的第一端和第一电感L₁的第一端。 

第七开关管Q_L3的第二端连接第八开关管Q_L4的第一端和第二电感L₂的第一端。 

第一电感L₁的第二端连接第五电容单元C₅的第一端；第二电感L₂的第二端连接第六电容单元C₆的第二端。 

若第一防逆流器件串联在第二电容单元C₂的第一端与第二防逆流器件的第一端的连接电路上，第一防逆流器件的第一端连接第二防逆流器件和第一开关管Q_H1的公共端或者第一防逆流器件的第二端连接第二电容单元C₂的第一端，第二防逆流器件用于当第一开关管Q_H1或第二开关管Q_H2导通时，防止电流从第二防逆流器件的第一端流向第二端。 

若第一防逆流器件串联在第一开关管Q_H1的第二端与第二防逆流器件的第二端的连接电路上，第一防逆流器件的第一端连接第一开关管Q_H1和第五开关管Q_L1的公共端，第一防逆流器件的第二端连接第二防逆流器件和第二开关管Q_H2的公共端，第二防逆流器件用于当第二开关管Q_H2导通时，防止电流从第二防逆流器件的第一端流向第二端。 

若第四防逆流器件串联在第三电容单元C₃的第二端与第三防逆流器件的第二端的连接电路上，第四防逆流器件的第二端连接第三防逆流器件和第四开关管Q_H4的公共端或者第四防逆流器件的第一端连接第三电容单元C₃的第二端，第三防逆流器件用于当第三开关管Q_H3或第四开关管Q_H4导通时，防止电流从第三防逆流器件的第一端流向第二端。 

若第四防逆流器件串联在第四开关管Q_H4的第二端与第三防逆流器件的第二端的连接电路上，第四防逆流器件的第一端连接第三防逆流器件和所述第三开关管Q_H3的公共端，第四防逆流器件的第二端连接第四开关管Q_H4和第六开关管Q_L2的公共端，第三防逆流器件用于当第三开关管Q_H3导通时，防止电流从第三防逆流器件的第一端流向第二端。 

第一防逆流器件用于当第一开关管Q_H1导通时，防止电流从第一防逆流器件的第一端流向第二端。 

第四防逆流器件用于当第四开关管Q_H4导通时，防止电流从第四防逆流器件的第一端流向第二端。 

第一电感L₁的第二端和第二电感L₂的第二端为本实施例的九电平逆变器 的交流输出端。该交流输出端可以连接交流电网。 

在本实施例的九电平逆变器中，由第一电容单元C₁的第二端连接第四电容单元C₄的第一端、第二电容单元的C₂第二端、第三电容单元C₃的第一端、第五电容单元C₅的第二输出端和第六电容单元C₆的第一输出端可知，第五电容单元C₅和第六电容单元C₆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五电容单元C₅和第六电容单元C₆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五电容单元C₅和第六电容单元C₆的公共端的电位比较稳定，不会出现工频或高频跳变。而第五电容单元C₅和第六电容单元C₆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，本实施例中的九电平逆变器是一种双ｂｕｃｋ电路，九电平输出，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u_g。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。 

在图2中，以第一直流升压电路201为第三电感L_b1、第五二极管D_b1和第十三开关管Q_b1组成的ＢＯＯＳＴ电路为例加以说明，其中，第三电感L_b1的第一端为第一直流升压电路201的第一输入端，第三电感L_b1的第二端连接第十三开关管Q_b1的第一端和第五二极管D_b1的正极，第十三开关管Q_b1的第二端为第一直流升压电路201的第一输出端和第二输入端，第五二极管D_b1的负极为第一直流升压电路201的第二输出端。实际上，本发明实施例中的第一直流升压电路201也可以采用其他的结构，只要能实现直流升压即可。 

并且在图2中，以第二直流升压电路202为第四电感L_b2、第六二极管D_b2和第十四开关管Q_b2组成的ＢＯＯＳＴ电路为例加以说明，其中，第四电感L_b2的第一端为第二直流升压电路202的第一输入端；第四电感L_b2的第二端连接第十四开关管Q_b2的第二端和第六二极管D_b2的负极；第十四开关管Q_b2的第一端为第二直流升压电路202的第一输出端和第二输入端；第六二极管D_b2的正极为 第二直流升压电路202的第二输出端。实际上，本发明实施例中的第二直流升压电路202也可以采用其他的结构，只要能实现直流升压即可。 

在本实施例中，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、第五电容单元C₅、第六电容单元C₆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C₁和第四电容单元C₄的容值相等或者差值在第一预设阈值内，也可以使得第二电容单元C₂和第三电容单元C₃的容值相等或者差值在第二预设阈值内，也可以使得第五电容单元C₅和第六电容单元C₆的容值相等或者差值在第三预设阈值内。第一预设阈值、第二预设阈值和第三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，本实施例中的第一电容单元C₁可以由第二电容单元C₂和第七电容单元组成，其中第七电容单元连接在第二电容单元C₂的第一端和第一开关管Q_H1的第一端之间。而第四电容单元C₄也可以由第三电容单元C₃和第八电容单元组成，其中第八电容单元连接在第三电容单元C₃的第二端和第四开关管Q_H4的第一端之间。例如图3所示，第一电容单元包括第二电容单元C₂和第七电容单元C₇，第四电容单元包括第三电容单元C₃和第八电容单元C₈。　 

在本发明实施例中，第一防逆流器件串联在第二电容单元C₂的第一端与第二防逆流器件的第一端的连接电路上或者第一开关管Q_H1的第二端与第二防逆流器件的第一端的连接电路上。 

例如可以如图2所示，第一防逆流器件为二极管D₁，第二防逆流器件为二极管D₂，二极管D₁串联在第一开关管Q_H1的第二端与二极管D₂的负极的连接电路上，此时，二极管D₂用于当第二开关管Q_H2导通时，防止电流从二极管D₂的负极流向二极管D₂的正极。 

或者也可以如图4所示，二极管D₁串联在第二电容单元C₂的第一端与二极管D₂的负极的连接电路上，此时二极管D₁与第二开关管Q_H2的位置关系可以如图4所示，即第二开关管Q_H2的第一端连接第二电容单元C₂的第一端，第二开关管Q_H2的第二端连接二极管D₁的正极，二极管D₁的负极连接二极管D₂和第一开关管Q_H1的公共端。或者也可以将二极管D₁与第二开关管Q_H2的位置互 换，并不影响本发明的实现。此时二极管D₂用于当第一开关管Q_H1或者第二开关管Q_H2导通时，防止电流从二极管D₂的负极流向二极管D₂的正极。　 

类似的，在本发明实施例中，第四防逆流器件串联在第三电容单元C₃的第二端与第三防逆流器件的第二端的连接电路上或者第四开关管Q_H4的第二端与第三防逆流器件的第二端的连接电路上。　 

例如可以如图2所示，第三防逆流器件为二极管D₃，第四防逆流器件为二极管D₄，二极管D₄串联在第四开关管Q_H4的第二端与二极管D₃的正极的连接电路上，此时，二极管D₃用于当第三开关管Q_H3导通时，防止电流从二极管D₃的负极流向二极管D₃的正极。 

或者也可以如图4所示，二极管D₄串联在第三电容单元C₃的第二端与二极管D₃的正极的连接电路上，此时二极管D₄与第三开关管Q_H3的位置关系可以如图4所示，即第三开关管Q_H3的第一端连接第三电容单元C₃的第二端，第三开关管Q_H3的第二端连接二极管D₄的负极，二极管D₄的正极连接二极管D₃和第四开关管Q_H4的公共端。或者也可以将二极管D₄与第三开关管Q_H3的位置互换，并不影响本发明的实现。此时二极管D₃用于当第三开关管Q_H3或第四开关管Q_H4导通时，防止电流从二极管D₃的负极流向二极管D₃的正极。 

需要说明的是，在本实施例中，第一防逆流器件、第二防逆流器件、第三防逆流器件和第四防逆流器件中的任一个防逆流器件可以为二极管。例如图2和图4所示，第一防逆流器件为二极管D₁，第二防逆流器件为二极管D₂，第二防逆流器件为二极管D₃，第四防逆流器件为二极管D₄。此时，第一防逆流器件的第一端为二极管D₁的负极，第一防逆流器件的第二端为二极管D₁的正极；第二防逆流器件的第一端为二极管D₂的负极，第二防逆流器件的第二端为二极管D₂的正极；第三防逆流器件的第一端为二极管D₃的负极，第三防逆流器件的第二端为二极管D₃的正极；第四防逆流器件的第一端为二极管D₄的负极，第四防逆流器件的第二端为二极管D₄的正极。二极管D₁、二极管D₂、二极管D₃和二极管D₄可以为碳化硅二极管、快恢复二极管等。 

当然，第一防逆流器件、第二防逆流器件、第三防逆流器件和第四防逆流器件中的任一个防逆流器件也可以为除二极管外其他的器件，本发明对此不做限定。例如，第一防逆流器件、第二防逆流器件、第三防逆流器件和第 四防逆流器件中的任一个防逆流器件还可以为开关管。 

例如，第一防逆流器件为第九开关管，第二防逆流器件为第十开关管，第三防逆流器件为第十一开关管，第四防逆流器件为第十二开关管。当第一开关管Q_H1导通时，第九开关管关断，从而防止电流从第一防逆流器件的第一端流向第二端，当第四开关管Q_H4导通时，第十二开关管关断，从而防止电流从第四防逆流器件的第一端流向第二端。若如图2所示，第一防逆流器件串联在第一开关管Q_H1的第二端与第二防逆流器件的第二端的连接电路上，第二开关管Q_H2导通时，第十开关管关断，从而防止电流从第二防逆流器件的第一端流向第二端。若如图4所示，第一防逆流器件串联在第二电容单元C₂的第一端与第二防逆流器件的第一端的连接电路上，当第一开关管Q_H1或第二开关管Q_H2导通时，第十开关管关断，从而防止电流从第二防逆流器件的第一端流向第二端。若如图2所示，第四防逆流器件串联在第四开关管Q_H4的第二端与第三防逆流器件的第二端的连接电路上，第三开关管导通Q_H3时，第十一开关管关断，从而防止电流从第三防逆流器件的第一端流向第二端。若如图4所示，第四防逆流器件串联在第三电容单元C₃的第二端与第三防逆流器件的第二端的连接电路上，第三开关管Q_H3或第四开关管Q_H4导通时，第十一开关管关断，从而防止电流从第三防逆流器件的第一端流向第二端。第九开关管、第十开关管、第十一开关管和第十二开关管可以为ＭＯＳ管等，能够降低通态损耗。 

在本实施例中，第一开关管Q_H1、第二开关管Q_H2、第三开关管Q_H3和第四开关管Q_H4可以为高频开关管，因此在逆变器工作时，第一开关管Q_H1、第二开关管Q_H2、第三开关管Q_H3和第四开关管Q_H4高频开关动作，第五开关管Q_L1、第六开关管Q_L2、第七开关管Q_L3和第八开关管Q_L4可以为低频开关管，即工频开关管，因此在逆变器工作时，第五开关管Q_L1、第六开关管Q_L2、第七开关管Q_L3和第八开关管Q_L4低频开关动作。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，第一开关管Q_H1、第二开关管Q_H2、第三开关管Q_H3、第四开关管Q_H4、第五开关管Q_L1、第六开关管Q_L2、第七开关管Q_L3和第八开关管Q_L4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 本身可以并联反向二极管。若每个开关管都并联反向二极管，则第一开关管Q_H1导通时，电流从第一开关管Q_H1的第一端流向第二端，也就是说，第一开关管Q_H1并联的反向二极管的正极连接第一开关管Q_H1的第二端，负极连接第一开关管Q_H1的第一端。第二开关管Q_H2导通时，电流从第二开关管Q_H2的第一端流向第二端，第三开关管Q_H3导通时，电流从第三开关管Q_H3的第二端流向第一端，第四开关管Q_H4导通时，电流从第四开关管Q_H4的第二端流向第一端，第五开关管Q_L1导通时，电流从第五开关管Q_L1的第一端流向第二端，第六开关管Q_L2导通时，电流从第六开关管Q_L2的第一端流向第二端，第七开关管Q_L3导通时，电流从第七开关管Q_L3的第一端流向第二端，第八开关管Q_L4导通时，电流从第八开关管Q_L4的第一端流向第二端。 

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，下面结合附图对有功工作状态进行说明。在说明过程中，以图3所示的，第一防逆流器件串联在第一开关管Q_H1的第二端与第二防逆流器件的第一端的连接电路上，第四防逆流器件串联在第四开关管Q_H4的第二端与第三防逆流器件的第二端的连接电路上，并且第一电容单元包括第二电容单元C₂和第七电容单元C₇，第四电容单元包括第三电容单元C₃和第八电容单元C₈的情况为例。 

如图5ａ－5ｒ所示，本实施例中的逆变器具有十种有功工作模态，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、第六工作模态、第七工作模态、第八工作模态、第九工作模态和第十工作模态。 

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4电平。此时，第一开关管Q_H1、第四开关管Q_H4、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4导通，第二开关管Q_H2、第三开关管Q_H3、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3关断。电流依次流经：第一开关管Q_H1→第五开关管Q_L1→第一电感L₁→交流电网u_g→第二电感L₂→第八开关管Q_L4→第四开关管Q_H4→第四电容单元→第一电容单元。　 

当逆变器处于第一工作模态时，第一电容单元和第二电容单元的公共端与第五电容单元C₅和第六电容单元C₆的公共端之间的连接电路中也有少量电 流流过。若第五电容单元C₅和第六电容单元C₆容值相近，第一电容单元和第二电容单元的容值相近，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3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Q_H1、第三开关管Q_H3、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4导通，第二开关管Q_H2、第四开关管Q_H4、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3关断，此时，第一电容单元的第二端（即第二电容单元C₂和第三电容单元C₃的公共端）处于充电状态。电流依次流经：第一开关管Q_H1→第五开关管Q_L1→第一电感L₁→交流电网u_g→第二电感L₂→第八开关管Q_L4→第四防逆流器件→第三开关管Q_H3→第三电容单元C₃→第一电容单元。　 

如图5ｃ所示，本实施例的逆变器处于第二子工作模态时，第二开关管Q_H2、第四开关管Q_H4、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4导通，第一开关管Q_H1、第三开关管Q_H3、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3关断，此时，第一电容单元的第二端（即第二电容单元C₂和第三电容单元C₃的公共端）处于放电状态。电流依次流经：第二开关管Q_H2→第一防逆流器件→第五开关管Q_L1→第一电感L₁→交流电网u_g→第二电感L₂→第八开关管Q_L4→第四开关管Q_H4→第四电容单元→第二电容单元C₂。　 

当逆变器处于第一子工作模态或者第二子工作模态时，第一电容单元和第二电容单元的公共端与第五电容单元C₅和第六电容单元C₆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3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，第一电容单元的第二端处于放电状态。　 

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2电平，此时逆变器可以处于第三子工作模态，可以处于第四子工作模态，也可以处于第五子工作模态。下面分别具体说明。　 

如图5ｄ所示，本实施例的逆变器处于第三子工作模态时，第一开关管Q_H1、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4导通，第二开关管Q_H2、第三开关管Q_H3、第四开关管Q_H4、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3关断，此时，第一电容单元的第二端（即第二电容单元C₂和第三电容单元C₃的公共端）处于充电状态。电流依次流经：第一开关管Q_H1→第五开关管Q_L1→第一电感L₁→交流电网u_g→第二电感L₂→第八开关管Q_L4→第四防逆流器件→第三防逆流器件→第一电容单元。　 

如图5ｅ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Q_H2、第三开关管Q_H3、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4导通，第一开关管Q_H1、第四开关管Q_H4、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3关断。电流依次流经：第二开关管Q_H2→第一防逆流器件→第五开关管Q_L1→第一电感L₁→交流电网u_g→第二电感L₂→第八开关管Q_L4→第四防逆流器件→第三开关管Q_H3→第三电容单元C₃第二电容单元C₂。　 

如图5ｆ所示，本实施例的逆变器处于第五子工作模态时，第四开关管Q_H4、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4导通，第一开关管Q_H1、第二开关管Q_H2、第三开关管Q_H3、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3关断，此时，第一电容单元的第二端（即第二电容单元C₂和第三电容单元C₃的公共端）处于放电状态。电流依次流经：第二防逆流器件→第一防逆流器件→第五开关管Q_L1→第一电感L₁→交流电网u_g→第二电感L₂→第八开关管Q_L4→第四开关管Q_H4→第四电容单元。　 

当逆变器处于第三子工作模态或者第五子工作模态时，第一电容单元和第二电容单元的公共端与第五电容单元C₅和第六电容单元C₆的公共端之间的连接电路中均有电流流过。当逆变器处于第四子工作模态时，第一电容单元和第二电容单元的公共端与第五电容单元C₅和第六电容单元C₆的公共端之间的连接电路中也有少量电流流过。若第五电容单元C₅和第六电容单元C₆容值相近，第一电容单元和第二电容单元的容值相近，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。　 

可以看出，在上述三个子工作模态中，逆变器均输出正2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，第一电容单元的第二端的充放电状态基本平衡，在第五子工作模态时，第一电容单元的第二端处于放电状态。　 

本实施例的逆变器处于第四工作模态时，所述逆变器输出正1电平，此时逆变器可以处于第六子工作模态，也可以处于第七子工作模态。下面分别具体说明。

如图5g所示，本实施例的逆变器处于第六子工作模态时，第二开关管Q_H2、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4导通，第一开关管Q_H1、第三开关管Q_H3、第四开关管Q_H4、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3关断，此时，第一电容单元的第二端（即第二电容单元C₂和第三电容单元C₃的公共端）处于充电状态。电流依次流经：第二开关管Q_H2→第一防逆流器件→第五开关管Q_L1→第一电感L₁→交流电网u_g→第二电感L₂→第八开关管Q_L4→第四防逆流器件→第三防逆流器件→第二电容单元C₂。　 

如图5ｈ所示，本实施例的逆变器处于第七子工作模态时，第三开关管Q_H3、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4导通，第一开关管Q_H1、第二开关管Q_H2、第四开关管Q_H4、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3关断，此时，第一电容单元的第二端（即第二电容单元C₂和第三电容单元C₃的公共端）处于放电状态。电流依次流经：第二防逆流器件→第一防逆流器件→第五开关管Q_L1→第一电感L₁→交流电网u_g→第二电感L₂→第八开关管Q_L4→第四防逆流器件→第三开关管Q_H3→第三电容单元C₃。　 

当逆变器处于第六子工作模态或者第七子工作模态时，第一电容单元和第二电容单元的公共端与第五电容单元C₅和第六电容单元C₆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，在第六子工作模态时，第一电容单元的第二端处于充电状态，在第七子工作模态时，第一电容单元的第二端处于放电状态。　 

如图5ｉ所示，本实施例的逆变器处于第五工作模态时，所述逆变器输出正0电平。此时，第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4导通，第一开关管Q_H1、第二开关管Q_H2、第三开关管Q_H3、第四开关管Q_H4、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3关断。电流依次流经：第四防逆流器件→第三防逆流器件→第二防逆流 器件→第一防逆流器件→第五开关管Q_L1→第一电感L₁→交流电网u_g→第二电感L₂→第八开关管Q_L4。　 

当逆变器处于第五工作模态时，第二防逆流器件和第三防逆流器件的公共端与第五电容单元C₅和第六电容单元C₆的公共端之间的连接电路中也有少量电流流过。若第五电容单元C₅和第六电容单元C₆容值相近，第一电容单元和第二电容单元的容值相近，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5ｊ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4电平。此时，第一开关管Q_H1、第四开关管Q_H4、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3导通，第二开关管Q_H2、第三开关管Q_H3、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4关断。电流依次流经：第一开关管Q_H1→第七开关管Q_L3→第二电感L₂→交流电网u_g→第一电感L₁→第六开关管Q_L2→第四开关管Q_H4→第四电容单元→第一电容单元。　 

当逆变器处于第六工作模态时，第一电容单元和第二电容单元的公共端与第五电容单元C₅和第六电容单元C₆的公共端之间的连接电路中也有少量电流流过。若第五电容单元C₅和第六电容单元C₆容值相近，第一电容单元和第二电容单元的容值相近，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七工作模态时，所述逆变器输出负3电平，此时逆变器可以处于第八子工作模态，也可以处于第九子工作模态。下面分别具体说明。

如图5ｋ所示，本实施例的逆变器处于第八子工作模态时，第一开关管Q_H1、第三开关管Q_H3、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3导通，第二开关管Q_H2、第四开关管Q_H4、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4关断，此时，第一电容单元的第二端（即第二电容单元C₂和第三电容单元C₃的公共端）处于充电状态。电流依次流经：第一开关管Q_H1→第七开关管Q_L3→第二电感L₂→交流电网u_g→第一电感L₁→第六开关管Q_L2→第四防逆流器件→第三开关管Q_H3→第三电容单元C₃→第一电容单元。　 

如图5l所示，本实施例的逆变器处于第九子工作模态时，第二开关管Q_H2、第四开关管Q_H4、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3导通，第一开关管Q_H1、第三开关管Q_H3、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4关断，此时，第一电容单元的第二端（即第二电容单元C₂和第三电容单元C₃的公共端）处于放电状态。电流依次流经：第二开关管Q_H2→第一防逆流器件→第七开关管Q_L3→第二电感L₂→交流电网u_g→第一电感L₁→第六开关管Q_L2→第四开关管Q_H4→第四电容单元→第二电容单元C₂。　 

当逆变器处于第八子工作模态或者第九子工作模态时，第一电容单元和第二电容单元的公共端与第五电容单元C₅和第六电容单元C₆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3电平，但是有所不同的是，在第八子工作模态时，第一电容单元的第二端处于充电状态， 

在第九子工作模态时，第一电容单元的第二端处于放电状态。　 

本实施例的逆变器处于第八工作模态时，所述逆变器输出负2电平，此时逆变器可以处于第十子工作模态，可以处于第十一子工作模态，也可以处于第十二子工作模态。下面分别具体说明。　 

如图5ｍ所示，本实施例的逆变器处于第十子工作模态时，第一开关管Q_H1、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3导通，第二开关管Q_H2、第三开关管Q_H3、第四开关管Q_H4、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4关断，此时，第一电容单元的第二端（即第二电容单元C₂和第三电容单元C₃的公共端）处于充电状态。电流依次流经：第一开关管Q_H1→第七开关管Q_L3→第二电感L₂→交流电网u_g→第一电感L₁→第六开关管Q_L2→第四防逆流器件→第三防逆流器件→第一电容单元。　 

如图5ｎ所示，本实施例的逆变器处于第十一子工作模态时，第二开关管Q_H2、第三开关管Q_H3、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3导通，第一开关管Q_H1、第四开关管Q_H4、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4关断。电流依次流经：第二开关管Q_H2→第一防逆流器件→第七开关管Q_L3→第二电感L₂→交流电网u_g→第一电感L₁→第六开关管Q_L2→第四防逆流器件→第三开关管Q_H3→第三电容单元C₃→第二电容单元C₂。　 

如图5ｏ所示，本实施例的逆变器处于第十二子工作模态时，第四开关管Q_H4、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3导通，第一开关管Q_H1、第二开关管Q_H2、第三开关管Q_H3、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4关断，此时，第一电容单元的第二端（即第二电容单元C₂和第三电容单元C₃的公共端）处于放电状态。电流依次流经：第二防逆流器件→第一防逆流器件→第七开关管Q_L3→第二电感L₂→交流电网u_g→第一电感L₁→第六开关管Q_L2→第四开关管Q_H4→第四电容单元。　 

当逆变器处于第十子工作模态或者第十二子工作模态时，第一电容单元和第二电容单元的公共端与第五电容单元C₅和第六电容单元C₆的公共端之间的连接电路中均有电流流过。当逆变器处于第十一子工作模态时，第一电容单元和第二电容单元的公共端与第五电容单元C₅和第六电容单元C₆的公共端之间的连接电路中也有少量电流流过。若第五电容单元C₅和第六电容单元C₆容值相近，第一电容单元和第二电容单元的容值相近，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。　 

可以看出，在上述三个子工作模态中，逆变器均输出负2电平，但是有所不同的是，在第十子工作模态时，第一电容单元的第二端处于充电状态， 

在第十一子工作模态时，第一电容单元的第二端的充放电状态基本平衡，在第十二子工作模态时，第一电容单元的第二端处于放电状态。　 

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，此时逆变器可以处于第十三子工作模态，也可以处于第十四子工作模态。下面分别具体说明。

如图5p所示，本实施例的逆变器处于第十三子工作模态时，第二开关管Q_H2、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3导通，第一开关管Q_H1、第三开关管Q_H3、第四开关管Q_H4、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4关断，此时，第一电容单元的第二端（即第二电容单元C₂和第三电容单元C₃的公共端）处于充电状态。电流依次流经：第二开关管Q_H2→第一防逆流器件→第七开关管Q_L3→第二电感L₂→交流电网u_g→第一电感L₁→第六开关管Q_L2→第四防逆流器件→第三防逆流器件→第二电容单元C₂。　 

如图5q所示，本实施例的逆变器处于第十四子工作模态时，第三开关管Q_H3、第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3导通，第一开关管Q_H1、第二开关管Q_H2、第四开关管Q_H4、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4关断，此时，第一电容单元的第二端（即第二电容单元C₂和第三电容单元C₃的公共端）处于放电状态。电流依次流经：第二防逆流器件→第一防逆流器件→第七开关管Q_L3→第二电感L₂→交流电网u_g→第一电感L₁→第六开关管Q_L2→第四防逆流器件→第三开关管Q_H3→第三电容单元C₃。　 

当逆变器处于第十三子工作模态或者第十四子工作模态时，第一电容单元和第二电容单元的公共端与第五电容单元C₅和第六电容单元C₆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，在第十三子工作模态时，第一电容单元的第二端处于充电状态，在第十四子工作模态时，第一电容单元的第二端处于放电状态。　 

如图5ｒ所示，本实施例的逆变器处于第十工作模态时，所述逆变器输出负0电平。此时，第六开关管Q_L2和第七开关管Q_L3导通，第一开关管Q_H1、第二开关管Q_H2、第三开关管Q_H3、第四开关管Q_H4、第五开关管Q_L1和第八开关管Q_L4关断。电流依次流经：第四防逆流器件→第三防逆流器件→第二防逆流器件→第一防逆流器件→第七开关管Q_L3→第二电感L₂→交流电网u_g→第一电感L₁→第六开关管Q_L2。　 

当逆变器处于第十工作模态时，第二防逆流器件和第三防逆流器件的公共端与第五电容单元C₅和第六电容单元C₆的公共端之间的连接电路中也有少量电流流过。若第五电容单元C₅和第六电容单元C₆容值相近，第一电容单元和第二电容单元的容值相近，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。

需要说明的是，在逆变器处于上述十个工作模态时，第一直流升压电路201和第二直流升压电路202可以是一直处于工作状态，或者第一直流升压电路201至少在第一工作模态、第一子工作模态、第三子工作模态、第六工作模态、第八子工作模态和第十子工作模态时处于工作状态。第二直流升压电路202至少在第一工作模态、第二子工作模态、第五子工作模态、第六工作 模态、第九子工作模态和第十二子工作模态时处于工作状态。　 

在上述十种有功工作模态下，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、第六时段、第七时段、第八时段、第九时段、第十时段、第十一时段、第十二时段、第十三时段和第十四时段；其中，在第一时段、第二时段、第三时段、第四时段、第五时段、第六时段和第七时段，逆变器输出正电压，在第八时段、第九时段、第十时段、第十一时段、第十二时段、第十三时段和第十四时段，逆变器输出负电压。　 

在第一时段和第七时段，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正1和正0电平。　 

在第二时段和第六时段，逆变器交替处于第三工作模态和第四工作模态；此时逆变器交替输出正1和正2电平。　 

在第三时段和第五时段，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2和正3电平。　 

在第四时段，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3和正4电平。　 

在第八时段和第十四时段，逆变器交替处于第九工作模态和第十工作模态；此时逆变器交替输出负1和负0电平。　 

在第九时段和第十三时段，逆变器交替处于第八工作模态和第九工作模态；此时逆变器交替输出负1和负2电平。　 

在第十时段和第十二时段，逆变器交替处于第七工作模态和第八工作模态；此时逆变器交替输出负2和负3电平。　 

在第十一时段，逆变器交替处于第六工作模态和第七工作模态，此时逆变器交替输出负3和负4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，逆变器处于第三工作模态时，具体可以是处于第三子工作模态，可以是处于第四子工作模态，也可以是处于第五子工作模态，逆变器处于第四工作模态时，具体可以是处于第六子工作模态，也可以是处于第七子工作模态，逆变器处于第七工作模态时，具体可以 是处于第八子工作模态，也可以是处于第九子工作模态，逆变器处于第八工作模态时，具体可以是处于第十子工作模态，可以是处于第十一子工作模态，也可以是处于第十二子工作模态，逆变器处于第九工作模态时，具体可以是处于第十三子工作模态，也可以是处于第十四子工作模态。　 

因此，一种较优的方式是，通过对第二工作模态、第三工作模态、第四工作模态、第七工作模态、第八工作模态和第九工作模态的分配方式，使得在一个周期内，第一电容单元的第二端（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。　 

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6所示，第一电感L₁的第二端还通过第五电感L₃连接交流电网u_g的正极，第二电感L₂的第二端还通过第六电感L₄连接交流电网u_g的负极。其中，第五电感L₃和第六电感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 (9)

1.一种九电平逆变器，其特征在于，所述逆变器包括：第一直流升压电路、第二直流升压电路、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第一电容单元、第二电容单元、第三电容单元、第四电容单元、第五电容单元、第六电容单元、第一电感、第二电感、第一防逆流器件、第二防逆流器件、第三防逆流器件和第四防逆流器件；

所述第一直流升压电路的第一输入端连接直流电源的正极和所述第二电容单元的第一端；所述第一直流升压电路的第二输入端连接所述第一直流升压电路的第一输出端；

所述第二直流升压电路的第一输入端连接所述直流电源的负极和所述第三电容单元的第二端；所述第二直流升压电路的第二输入端连接所述第二直流升压电路的第一输出端；

所述第一直流升压电路的第二输出端连接所述第一开关管的第一端和所述第一电容单元的第一端；

所述第一电容单元的第二端连接所述第四电容单元的第一端、所述第二电容单元的第二端、所述第三电容单元的第一端、所述第一直流升压电路的第一输出端、所述第二直流升压电路的第一输出端、所述第二防逆流器件的第二端、所述第三防逆流器件的第一端、所述第五电容单元的第二输出端和所述第六电容单元的第一输出端；

所述第二直流升压电路的第二输出端连接所述第四开关管的第一端和所述第四电容单元的第二端；

所述第二电容单元的第一端连接所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端连接所述第一开关管的第二端和所述第二防逆流器件的第一端；

所述第一防逆流器件串联在所述第二电容单元的第一端与所述第二防逆流器件的第一端的连接电路上或者所述第一开关管的第二端与所述第二防逆流器件的第一端的连接电路上；

所述第三电容单元的第二端连接所述第三开关管的第一端，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三防逆流器件的第二端；

所述第四防逆流器件串联在所述第三电容单元的第二端与所述第三防逆流器件的第二端的连接电路上或者所述第四开关管的第二端与所述第三防逆流器件的第二端的连接电路上；

所述第一开关管的第二端连接所述第五开关管的第一端和所述第七开关管的第一端；

所述第四开关管的第二端连接所述第六开关管的第二端和所述第八开关管的第二端；

所述第五开关管的第二端连接所述第六开关管的第一端和所述第一电感的第一端；

所述第七开关管的第二端连接所述第八开关管的第一端和所述第二电感的第一端；

所述第一电感的第二端连接所述第五电容单元的第一端；所述第二电感的第二端连接所述第六电容单元的第二端；

若所述第一防逆流器件串联在所述第二电容单元的第一端与所述第二防逆流器件的第一端的连接电路上，所述第一防逆流器件的第一端连接所述第二防逆流器件和所述第一开关管的公共端或者所述第一防逆流器件的第二端连接所述第二电容单元的第一端，所述第二防逆流器件用于当所述第一开关管或所述第二开关管导通时，防止电流从所述第二防逆流器件的第一端流向第二端；

若所述第一防逆流器件串联在所述第一开关管的第二端与所述第二防逆流器件的第二端的连接电路上，所述第一防逆流器件的第一端连接所述第一开关管和所述第五开关管的公共端，所述第一防逆流器件的第二端连接所述第二防逆流器件和所述第二开关管的公共端，所述第二防逆流器件用于当所述第二开关管导通时，防止电流从所述第二防逆流器件的第一端流向第二端；

若所述第四防逆流器件串联在所述第三电容单元的第二端与所述第三防逆流器件的第二端的连接电路上，所述第四防逆流器件的第二端连接所述第三防逆流器件和所述第四开关管的公共端或者所述第四防逆流器件的第一端连接所述第三电容单元的第二端，所述第三防逆流器件用于当所述第三开关管或所述第四开关管导通时，防止电流从所述第三防逆流器件的第一端流向第二端；

若所述第四防逆流器件串联在所述第四开关管的第二端与所述第三防逆流器件的第二端的连接电路上，所述第四防逆流器件的第一端连接所述第三防逆流器件和所述第三开关管的公共端，所述第四防逆流器件的第二端连接所述第四开关管和所述第六开关管的公共端，所述第三防逆流器件用于当所述第三开关管导通时，防止电流从所述第三防逆流器件的第一端流向第二端；

所述第一防逆流器件用于当所述第一开关管导通时，防止电流从所述第一防逆流器件的第一端流向第二端；

所述第四防逆流器件用于当所述第四开关管导通时，防止电流从所述第四防逆流器件的第一端流向第二端；

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；所述第二开关管导通时，电流从所述第二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；所述第五开关管导通时，电流从所述第五开关管的第一端流向第二端；所述第六开关管导通时，电流从所述第六开关管的第一端流向第二端；所述第七开关管导通时，电流从所述第七开关管的第一端流向第二端；所述第八开关管导通时，电流从所述第八开关管的第一端流向第二端。

3.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器具有十种有功工作模态，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、第六工作模态、第七工作模态、第八工作模态、第九工作模态和第十工作模态；

所述逆变器处于所述第一工作模态时，所述第一开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第二开关管、所述第三开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断；

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、所述第三开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第二开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断；所述逆变器处于所述第二子工作模态时，所述第二开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第一开关管、所述第三开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断；

所述逆变器处于所述第三工作模态时，所述逆变器处于第三子工作模态、第四子工作模态或者第五子工作模态；所述逆变器处于所述第三子工作模态时，所述第一开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断，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、所述第三开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第一开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断；所述逆变器处于所述第五子工作模态时，所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断，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四工作模态时，所述逆变器处于第六子工作模态或者第七子工作模态；所述逆变器处于所述第六子工作模态时，所述第二开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第一开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断，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七子工作模态时，所述第三开关管、所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断，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五工作模态时，所述第五开关管和所述第八开关管导通，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管关断；

所述逆变器处于所述第六工作模态时，所述第一开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第二开关管、所述第三开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断；

所述逆变器处于所述第七工作模态时，所述逆变器处于第八子工作模态或者第九子工作模态；所述逆变器处于所述第八子工作模态时，所述第一开关管、所述第三开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第二开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断，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九子工作模态时，所述第二开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第一开关管、所述第三开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断，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八工作模态时，所述逆变器处于第十子工作模态、第十一子工作模态或者第十二子工作模态；所述逆变器处于所述第十子工作模态时，所述第一开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断，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十一子工作模态时，所述第二开关管、所述第三开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第一开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断；所述逆变器处于所述第十二子工作模态时，所述第四开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第五开关管和所述第八开关管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九工作模态时，所述逆变器处于第十三子工作模态或者第十四子工作模态；所述逆变器处于所述第六子工作模态时，所述第二开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第一开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断，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十四子工作模态时，所述第三开关管、所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断，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十工作模态时，所述第六开关管和所述第七开关管导通，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第八开关管关断。

4.根据权利要求3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、第六时段、第七时段、第八时段、第九时段、第十时段、第十一时段、第十二时段、第十三时段和第十四时段；

在所述第一时段和所述第七时段，所述逆变器交替处于第四工作模态和第五工作模态；

在所述第二时段和所述第六时段，所述逆变器交替处于第三工作模态和第四工作模态；

在所述第三时段和所述第五时段，所述逆变器交替处于第二工作模态和第三工作模态；

在所述第四时段，所述逆变器交替处于第一工作模态和第二工作模态；

在所述第八时段和所述第十四时段，所述逆变器交替处于第九工作模态和第十工作模态；

在所述第九时段和所述第十三时段，所述逆变器交替处于第八工作模态和第九工作模态；

在所述第十时段和所述第十二时段，所述逆变器交替处于第七工作模态和第八工作模态；

在所述第十一时段，所述逆变器交替处于第六工作模态和第七工作模态。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的逆变器，其特征在于，所述第一防逆流器件为第一二极管，所述第二防逆流器件为第二二极管，所述第三防逆流器件为第三二极管，或者所述第四防逆流器件为第四二极管；

所述第一防逆流器件的第一端为所述第一二极管的负极，所述第一防逆流器件的第二端为所述第一二极管的正极；

所述第二防逆流器件的第一端为所述第二二极管的负极，所述第二防逆流器件的第二端为所述第二二极管的正极；

所述第三防逆流器件的第一端为所述第三二极管的负极，所述第三防逆流器件的第二端为所述第三二极管的正极；

所述第四防逆流器件的第一端为所述第四二极管的负极，所述第四防逆流器件的第二端为所述第四二极管的正极。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的逆变器，其特征在于，所述第一防逆流器件为第九开关管，所述第二防逆流器件为第十开关管，所述第三防逆流器件为第十一开关管，或者所述第四防逆流器件为第十二开关管；

所述第一开关管导通时，所述第九开关管关断；

所述第四开关管导通时，所述第十二开关管关断；

若所述第一防逆流器件串联在所述第二电容单元的第一端与所述第二防逆流器件的第一端的连接电路上，所述第一开关管或所述第二开关管导通时，所述第十开关管关断；

若所述第一防逆流器件串联在所述第一开关管的第二端与所述第二防逆流器件的第二端的连接电路上，所述第二开关管导通时，所述第十开关管关断；

若所述第四防逆流器件串联在所述第三电容单元的第二端与所述第三防逆流器件的第二端的连接电路上，所述第三开关管或所述第四开关管导通时，所述第十一开关管关断；

若所述第四防逆流器件串联在所述第四开关管的第二端与所述第三防逆流器件的第二端的连接电路上，所述第三开关管导通时，所述第十一开关管关断。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的逆变器，其特征在于，所述第一直流升压电路包括第三电感、第五二极管和第十三开关管；

所述第三电感的第一端为所述第一直流升压电路的第一输入端；所述第三电感的第二端连接所述第十三开关管的第一端和所述第五二极管的正极；

所述第十三开关管的第二端为所述第一直流升压电路的第一输出端和第二输入端；

所述第五二极管的负极为所述第一直流升压电路的第二输出端。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的逆变器，其特征在于，所述第二直流升压电路包括第四电感、第六二极管和第十四开关管；

所述第四电感的第一端为所述第二直流升压电路的第一输入端；所述第四电感的第二端连接所述第十四开关管的第二端和所述第六二极管的负极；

所述第十四开关管的第一端为所述第二直流升压电路的第一输出端和第二输入端；

所述第六二极管的正极为所述第二直流升压电路的第二输出端。

9.根据权利要求1至4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五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六电感连接所述交流电网的负极。

Images