管，比如快速IGBT或者M0SFET，其开关特性好，开关损耗低。
[0224] 或者，如图6所示，本发明提供的第五种所述单相四电平逆变器中的所述开关管 单元包括：第九二极管D9、第十二极管D10、第一整流桥（包括：第一二极管D1、第二二极管 D2、第五二极管D5及第六二极管D6)、第二整流桥（包括：第三二极管D3、第四二极管D4、 第七二极管D7及第八二极管D8)、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5及第六开 关管Q6 ;其中：
[0225] 第三开关管Q3的第一端与第九二极管D9的阴极相连，连接点为所述开关管单元 的第一输入端；
[0226] 第三开关管Q3的第二端与所述第一整流桥的一个交流引入脚相连，连接点为所 述开关管单元的第一输出端；
[0227] 第五开关管Q5的第一端与所述第一整流桥的输出正极及第九二极管D9的阳极相 连；第五开关管Q5的第二端与所述第一整流桥的输出负极相连；
[0228] 所述第一整流桥的另一个交流引入脚为所述开关管单元的第二输入端；
[0229] 所述第二整流桥的一个交流引入脚为所述开关管单元的第三输入端；
[0230] 第六开关管Q6的第一端与所述第二整流桥的输出正极相连；第六开关管Q6的第 二端与所述第二整流桥的输出负极及第十二极管DlO的阴极相连；
[0231] 所述第二整流桥的另一个交流引入脚与第四开关管Q4的第一端相连，连接点为 所述开关管单元的第二输出端；
[0232] 第四开关管Q4的第二端与第十二极管DlO的阳极相连，连接点为所述开关管单元 的第四输入端。
[0233] 表5所示为图6所示第五种单相四电平逆变器对应的八个工作模态，对应不同的 输出电平数，所述第二种单相四电平逆变器的各开关管的状态分别为：
[0234] +3电平：第一开关管Ql及第三开关管Q3导通，其余开关管均截止；
[0235] 如表5第2行第2列中所示，其中，虚线箭头指向为有功电流的流经路径方向。此 时所述单相四电平逆变器内的有功电流流向为：第三开关管Q3-第一开关管Ql ;此时所述 单相四电平逆变器的输出电压V为3E。另外，如果实际情况需要所述单相四电平逆变器 发无功时，所述单相四电平逆变器内的无功电流流向为：第一开关管Ql的反向并联二极 管-第一二极管Dl-第九二极管D9 ;此时所述单相四电平逆变器的输出电压V为3E。
[0236] +2电平：第一开关管Ql及第六开关管Q6导通，其余开关管均截止；
[0237] 如表5第3行第2列中所示，此时所述单相四电平逆变器内的有功电流流向为：第 七二极管D7-第六开关管Q6-第四二极管D4-钳位电容C4-第一开关管Ql ;此时所述单相 四电平逆变器的输出电压V为2E。另外，如果实际情况需要所述单相四电平逆变器发无功 时，所述单相四电平逆变器内的无功电流流向为：第一开关管Ql的反并联二极管-钳位电 容C4-第三二极管D3-第六开关管Q6-第八二极管D8 ;此时所述单相四电平逆变器的输出 电压V为2E。
[0238] +2电平：第二开关管Q2及第三开关管Q3导通，其余开关管均截止；
[0239] 如表5第3行第3列中所示，此时所述单相四电平逆变器内的有功电流流向为：第 三开关管Q3-钳位电容C4-第二开关管Q2的反并联二极管；此时所述单相四电平逆变器的 输出电压V为2E。另外，如果实际情况需要所述单相四电平逆变器发无功时，所述单相四电 平逆变器内的无功电流流向为：第二开关管Q2-钳位电容C4-第一二极管Dl-第九二极管 D9 ;此时所述单相四电平逆变器的输出电压V为2E。
[0240] +2电平：第一开关管Ql及第五开关管Q5导通，其余开关管均截止；
[0241 ] 如表4第3行第4列中所示，此时所述单相四电平逆变器内的有功电流流向为：第 五二极管D5-第五开关管Q5-第二二极管D2-第一开关管Ql ;此时所述单相四电平逆变器 的输出电压V为2E。另外，如果实际情况需要所述单相四电平逆变器发无功时，所述单相四 电平逆变器内的无功电流流向为：第一开关管Ql的反向并联二极管-第一二极管Dl-第五 开关管Q5-第六二极管D6 ;此时所述单相四电平逆变器的输出电压V为2E。
[0242] +1电平：第二开关管Q2及第六开关管Q6导通，其余开关管均截止；
[0243] 如表5第4行第2列中所示，此时所述单相四电平逆变器内的有功电流流向为：第 七二极管D7-第六开关管Q6-第四二极管D4-第二开关管Q2的反向并联二极管；此时所述 单相四电平逆变器的输出电压V为E。另外，如果实际情况需要所述单相四电平逆变器发无 功时，所述单相四电平逆变器内的无功电流流向为：第二开关管Q2-第三二极管D3-第六开 关管Q6-第八二极管D8 ;此时所述单相四电平逆变器的输出电压V为E。
[0244] +1电平：第二开关管Q2及第五开关管Q5导通，其余开关管均截止；
[0245] 如表5第4行第3列中所示，此时所述单相四电平逆变器内的有功电流流向为：第 五二极管D5-第五开关管Q5-第二二极管D2-钳位电容C4-第二开关管Q2的反向并联二 极管；此时所述单相四电平逆变器的输出电压V为E。另外，如果实际情况需要所述单相四 电平逆变器发无功时，所述单相四电平逆变器内的无功电流流向为：第二开关管Q2-钳位 电容C4-第一二极管Dl-第五开关管Q5-第六二极管D6 ;此时所述单相四电平逆变器的输 出电压V为E。
[0246] +1电平：第一开关管Ql及第四开关管Q4导通，其余开关管均截止；
[0247] 如表5第4行第4列中所示，此时所述单相四电平逆变器内的有功电流流向为：第 十二极管DlO-第四二极管D4-钳位电容C4-第一开关管Ql ;此时所述单相四电平逆变器 的输出电压V为E。另外，如果实际情况需要所述单相四电平逆变器发无功时，所述单相四 电平逆变器内的无功电流流向为：第一开关管Ql的反向并联二极管-钳位电容C4-第四开 关管Q4 ;此时所述单相四电平逆变器的输出电压V为E。
[0248] 0电平：第二开关管Q2及第四开关管Q4导通，其余开关管均截止。
[0249] 如表5第5行第2列中所示，此时所述单相四电平逆变器内的有功电流流向为：第 十二极管DlO-第四二极管D4-第二开关管Q2的反向并联二极管；此时所述单相四电平逆 变器的输出电压V为0。另外，如果实际情况需要所述单相四电平逆变器发无功时，所述单 相四电平逆变器内的无功电流流向为：第二开关管Q2-第四开关管Q4 ;此时所述单相四电 平逆变器的输出电压V为0。
[0250] 表5第五种单相四电平逆变器的八种模态
[0251]
[0252]
[0253] 在具体的实际应用中，图6所示的第五种单相四电平逆变器，其中的第三开关管 Q3及第四开关管Q4可以选用1200V的开关管（如IGBT)，其余开关管可以选用600V或者 650V低压等级的开关管，比如快速IGBT或者M0SFET，其开关特性好，开关损耗低。
[0254] 值得说明的是，本实施例中所述的五种单相四电平逆变器中，其中的各个开关 管可以为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘三双极型功率管）管、MOS 管、IGCTQntergrated Gate Commutated Thyristors，集成栅极换流晶闸管）管或者 IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor，电子注入增强门极晶体管）管等开关管；具 体的选用可以视其应用环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。且各个开 关管反向并联的二极管可以是额外增加的二极管，也可以是各自的体二极管，此处不做具 体限定，视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
[0255] 另外，图2至图6所示的各个单相四电平逆变器，其中各个开关管的选型及驱动信 号来源此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定。
[0256] 优选的，图2、图3、图5和图6中，第三开关管Q3及第四开关管Q4的电压等级均 大于半母线电压，图4中第三开关管Q3及第四开关管Q4电压等级大于四分之一母线电压， Dl和D2电压等级大于半母线电压；其余开关管的电压等级均大于四分之一母线电压。
[0257] 本发明另一实施例还提供了一种单相四电平逆变器的应用电路，如图7所示，为 本实施例提供的三相三线制四电平逆变器拓扑图，包括三个如图2至图6任一所示的单相 四电平逆变器，分别为第一单相四电平逆变器201、第二单相四电平逆变器202和第三单相 四电平逆变器203 ;其中：
[0258] 第一单相四电平逆变器201、第二单相四电平逆变器202和第三单相四电平逆变 器203的第一输入端均连接直流电源PV的正端；
[0259] 第一单相四电平逆变器201、第二单相四电平逆变器202和第三单相四电平逆变 器203的第二输入端均与第一电容Cl和第二电容C2的连接点相连；
[0260] 第一单相四电平逆变器201、第二单相四电平逆变器202和第三单相四电平逆变 器203的第三输入端与第二电容C2和第三电容C3的连接点相连；
[0261 ] 所述第一单相四电平逆变器、所述第二单相四电平逆变器和所述第三单相四电平 逆变器的第三输入端均连接直流电源PV的负端；
[0262] 第一单相四电平逆变器201、第二单相四电平逆变器202和第三单相四电平逆变 器203的输出端分别作为所述单相四电平逆变器的应用电路的三个交流输出端。
[0263] 具体的，第一单相四电平逆变器201由第一正弦波进行调制，第二单相四电平逆 变器202由第二正弦波进行调制，第三单相四电平逆变器203由第三正弦波进行调制；
[0264] 第一正弦波、第二正弦波和第三正弦波的相位依次相差120度。
[0265] 所述三相三线制四电平逆变器，采用图2至图6所示的各个单相四电平逆变器时， 在其各自的八个模态中，可以通过选择不同的模态，实现母线电容和钳位电容的电压平衡 控制。因此所述三相三线制四电平逆变器不需要增加额外的硬件电路就可以实现全功率、 全调制下电容电压的平衡控制，避免系统的相输出电压由多电平退化为三电平或者两电 平。
[0266] 另外，所述单相四电平逆变器还适用于两相四电平逆变器及三相四线制四电平逆 变器。具体的连接方式及工作原理，此处不再一一赘述。
[0267] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人 员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明 技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离 本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同 变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1. 一种单相四电平逆变器，其特征在于，连接于直流电源的正端与负端之间，与串联支 路并联；所述串联支路为第一电容、第二电容和第三电容依次串联连接的支路；所述单相 四电平逆变器包括：开关管单元、钳位电容、第一开关管及第二开关管；所述第一开关管和 所述第二开关管均反向并联一个二极管；其中： 所述开关管单元的第一输入端作为所述单相四电平逆变器的第一输入端、与所述直流 电源的正端及所述第一电容的一端相连；所述开关管单元的第二输入端作为所述单相四电 平逆变器的第二输入端、与