CN111064378B - 一种五电平混合中点钳位变换器 - Google Patents

一种五电平混合中点钳位变换器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种五电平混合中点钳位变换器，包括并联于正极直流母线和负极直流母线之间三个桥臂单元，每个桥臂单元包括八个开关管、三个飞跨电容和六个钳位二极管，体积小，且可靠性高；本发明所需器件较少，拓扑结构简单，易于控制；采用MOSFET作为开关管，开关损耗小，开关频率高，变换器具有高功率密度和高工作效率；而且每个器件所承受的电压相等，即为直流侧母线电压的四分之一，无需高压器件即可应用于中高压大容量工业场合。

Description

一种五电平混合中点钳位变换器
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种五电平混合中点钳位变换器。
背景技术
随着现代社会经济的迅速发展，能源和环境问题已成为当前人类面临的紧迫问题。2017年《BP世界能源统计年鉴》显示化石能源，如石油、煤炭和天然气等仍是世界一次能源消费中的主要来源。但是随着化石能源的逐渐枯竭以及消耗过程中带来的环境污染问题日益严重，已显著影响了人类社会的健康发展。而可再生能源是有望取代传统化石能源，改善能源结构，实现可持续发展的重要选项。在新能源转换及电能利用过程中，均离不开电力电子变换器的技术支持。
电力电子变换器新能源接入电网的重要设备，因其具有较高的电压输出能力、较低的谐波特性、电压应力和电磁干扰，被广泛的应用在各种工业场合，已成为现代能源***中的核心部件和关键技术。而多电平变换器在开关频率，输出电压等级，功率等级，电压变化率，滤波器体积等方面的显著优势，在中高压大功率领域受到广泛的关注和研究，例如大容量交流传动***、电能质量治理、柔性输电、新能源发电等。因此多电平变换器具有广阔的应用前景，已成为了电气工程领域的研究热点之一。
但是由于多电平变换器开关器件多、拓扑结构复杂、控制困难等问题，限制了多电平变换器的推广及应用。现有技术中的中点钳位型变换器每个桥臂需要18个钳位二极管，所有开关器件的电压应力是相等的，因此适用于中高压大功率场合，但随着电平数的增加，钳位二极管的数量急剧增加，导致变换器体积大，可靠性低。
发明内容
为了克服上述现有技术中体积大且可靠性低的不足，本发明提供一种五电平混合中点钳位变换器，包括并联于正极直流母线和负极直流母线之间三个桥臂单元，每个桥臂单元包括八个开关管、三个飞跨电容和六个钳位二极管，八个开关管依次顺向串联，构成开关管支路；所述三个飞跨电容依次顺向串联，构成电容支路，所述电容支路与开关管支路连接；其中三个钳位二极管依次顺向串联，构成第一二极管支路，所述第一二极管支路与开关管支路连接，其余三个钳位二极管依次顺向串联，构成第二二极管支路，所述第二二极管支路均与开关管支路连接，体积小，且可靠性高。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种五电平混合中点钳位变换器，包括并联于正极直流母线和负极直流母线之间三个桥臂单元，每个桥臂单元包括八个开关管、三个飞跨电容和六个钳位二极管；
所述八个开关管依次顺向串联，构成开关管支路；所述三个飞跨电容依次顺向串联，构成电容支路，所述电容支路与开关管支路连接；其中三个钳位二极管依次顺向串联，构成第一二极管支路，所述第一二极管支路与开关管支路连接，其余三个钳位二极管依次顺向串联，构成第二二极管支路，所述第二二极管支路均与开关管支路连接。
第一开关管S1的漏极与正极直流母线连接，第八开关管S8的源极与负极直流母线连接；
第一飞跨电容C1的正极与第一开关管S1的源极和第二开关管S2的漏极之间的中点连接，第三飞跨电容C3的负极与第七开关管S7的源极和第八开关管S8的漏极之间的中点连接；
所述第一二极管支路中的第一钳位二极管D1的阴极与第二开关管S2的源极和第三开关管S3的漏极的中点连接，所述第一二极管支路中的第三钳位二极管D3的阳极与第五开关管S5的源极和第六开关管S6的漏极的中点连接；所述第二二极管支路中的第一钳位二极管D4的阴极与第三开关管S3的源极和第四开关管S4的漏极的中点连接，所述第二二极管支路中的第三钳位二极管D6的阳极与第六开关管S6的源极和第七开关管S7的漏极的中点连接；
所述第一飞跨电容C1和第二飞跨电容C2的中点与第一二极管支路中的第一钳位二极管D1和第二钳位二极管D2的中点连接，所述第二飞跨电容C2和第三飞跨电容C3的中点与第二二极管支路中的第二钳位二极管D5和第三钳位二极管D6的中点连接。
每个桥臂单元还包括八个体二极管，所述体二极管与开关管反并联。
所述开关管为MOSFET或IGBT。
8.第四开关管S4的源极和第五开关管S5的漏极之间设有连接负载的输出端。
所述变换器包括以下工作模式：
第一种工作模式：第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为4，其输出电压为直流母线电压；
第二种工作模式：第一开关管S1、第三开关管S3、第四开关管S4和第五开关管S5均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为3，其输出电压为直流母线电压的75％；
第三种工作模式：第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4和第八开关管S8均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为3，其输出电压为直流母线电压的75％；
第四种工作模式：第一开关管S1、第四开关管S4、第五开关管S5和第六开关管S6均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为2，其输出电压为直流母线电压的50％；
第五种工作模式：第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5和第八开关管S8均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为2，其输出电压为直流母线电压的50％；
第六种工作模式：第一开关管S1、第五开关管S5、第六开关管S6和第七开关管S7均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为1，其输出电压为直流母线电压的25％；
第七种工作模式：第四开关管S4、第五开关管S5、第六开关管S6和第八开关管S8均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为1，其输出电压为直流母线电压的25％；
第八种工作模式：第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为0，其输出电压为直流母线电压的0。
所述第一种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4各自反并联的体二极管流入所述变换器，实现从交流到直流的变换；
所述第二种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第一开关管S1、第一飞跨电容C1、第一二极管支路的第一钳位二极管D1、第三开关管S3和第四开关管S4流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第一二极管支路的第三钳位二极管D3、第一二极管支路的第二钳位二极管D2、第一飞跨电容C1和第一开关管S1反并联的体二极管流入所述变换器，实现从交流到直流的变换；
所述第三种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第八开关管S8反并联的体二极管、第三飞跨电容C3、第二飞跨电容C2、第一飞跨电容C1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第四开关管S4反并联的体二极管、第三开关管S3反并联的体二极管、第二开关管S2反并联的体二极管、第一飞跨电容C1、第二飞跨电容C2、第三飞跨电容C3和第八开关管S8流入所述变换器，实现从交流到直流的变换；
所述第四种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第一开关管S1、第一飞跨电容C1、第二飞跨电容C2、第二二极管支路的第二钳位二极管D5、第二二极管支路的第一钳位二极管D4和第四开关管S4流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第六开关管S6、第二二极管支路的第三钳位二极管D6、第二飞跨电容C2、第一飞跨电容C1和第一开关管S1反并联的体二极管流入所述变换器，实现从交流到直流的变换；
所述第五种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第八开关管S8反并联的体二极管、第三飞跨电容C3、第二飞跨电容C2、第一二极管支路的第一钳位二极管D1、第三开关管S3和第四开关管S4流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第一二极管支路的第三钳位二极管D3、第一二极管支路的第二钳位二极管D2、第二飞跨电容C2、第三飞跨电容C3和第八开关管S8流入所述变换器，实现从交流到直流的变换；
所述第六种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第一开关管S1、第一飞跨电容C1、第二飞跨电容C2、第三飞跨电容C3、第七开关管S7反并联的体二极管、第六开关管S6反并联的体二极管和第五开关管S5反并联的体二极管流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7、第三飞跨电容C3、第二飞跨电容C2、第一飞跨电容C1和第一开关管S1反并联的体二极管流入所述变换器，实现从交流到直流的变换；
所述第七种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第八开关管S8反并联的体二极管、第三飞跨电容C3、第二二极管支路的第二钳位二极管D5、第二二极管支路的第一钳位二极管D4和第四开关管S4流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第六开关管S6、第二二极管支路的第三钳位二极管D6、第三飞跨电容C3和第八开关管S8流入所述变换器，实现从交流到直流的变换；
所述第八种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第八开关管S8、第七开关管S7、第六开关管S6和第五开关管S5各自反并联的体二极管流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8流入所述变换器，实现从交流到直流的变换。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的五电平混合中点钳位变换器包括并联于正极直流母线和负极直流母线之间三个桥臂单元，每个桥臂单元包括八个开关管、三个飞跨电容和六个钳位二极管，八个开关管依次顺向串联，构成开关管支路；所述三个飞跨电容依次顺向串联，构成电容支路，电容支路与开关管支路连接；其中三个钳位二极管依次顺向串联，构成第一二极管支路，第一二极管支路与开关管支路连接，其余三个钳位二极管依次顺向串联，构成第二二极管支路，第二二极管支路均与开关管支路连接，体积小，且可靠性高；
本发明提供的五电平混合中点钳位变换器所需器件较少，拓扑结构简单，易于控制；
本发明提供的五电平混合中点钳位变换器采用MOSFET作为开关管，开关损耗小，开关频率高，变换器具有高功率密度和高工作效率；
本发明提供的五电平混合中点钳位变换器中每个器件所承受的电压相等，即为直流侧母线电压的四分之一，无需高压器件即可应用于中高压大容量工业场合。
附图说明
图1是本发明实施例中五电平混合中点钳位变换器拓扑结构图；
图2是本发明实施例中第一种工作模式下的电流回路图；
图3是本发明实施例中第二种工作模式下的电流回路图；
图4是本发明实施例中第三种工作模式下的电流回路图；
图5是本发明实施例中第四种工作模式下的电流回路图；
图6是本发明实施例中第五种工作模式下的电流回路图；
图7是本发明实施例中第六种工作模式下的电流回路图；
图8是本发明实施例中第七种工作模式下的电流回路图；
图9是本发明实施例中第八种工作模式下的电流回路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种五电平混合中点钳位变换器，如图1，包括并联于正极直流母线和负极直流母线之间三个桥臂单元，三个桥臂单元分别为a相桥臂单元、b相桥臂单元和c相桥臂单元，图1中的下标a、b、c分别表示a、b、c三相，每个桥臂单元包括八个开关管(S1至S8)、三个飞跨电容(C1至C3)和六个钳位二极管(D1至D6)；
八个开关管依次顺向串联，构成开关管支路；三个飞跨电容依次顺向串联，构成电容支路，电容支路与开关管支路连接；其中三个钳位二极管依次顺向串联，构成第一二极管支路，第一二极管支路与开关管支路连接，其余三个钳位二极管依次顺向串联，构成第二二极管支路，第二二极管支路均与开关管支路连接。
第一开关管S1的漏极与正极直流母线连接，第八开关管S8的源极与负极直流母线连接；
第一飞跨电容C1的正极与第一开关管S1的源极和第二开关管S2的漏极之间的中点连接，第三飞跨电容C3的负极与第七开关管S7的源极和第八开关管S8的漏极之间的中点连接；
第一二极管支路中的第一钳位二极管D1的阴极与第二开关管S2的源极和第三开关管S3的漏极的中点连接，第一二极管支路中的第三钳位二极管D3的阳极与第五开关管S5的源极和第六开关管S6的漏极的中点连接；第二二极管支路中的第一钳位二极管D4的阴极与第三开关管S3的源极和第四开关管S4的漏极的中点连接，第二二极管支路中的第三钳位二极管D6的阳极与第六开关管S6的源极和第七开关管S7的漏极的中点连接；
第一飞跨电容C1和第二飞跨电容C2的中点与第一二极管支路中的第一钳位二极管D1和第二钳位二极管D2的中点连接，第二飞跨电容C2和第三飞跨电容C3的中点与第二二极管支路中的第二钳位二极管D5和第三钳位二极管D6的中点连接。
每个桥臂单元还包括八个体二极管，体二极管与开关管反并联。
开关管为MOSFET或IGBT，本发明实施例采用碳化硅MOSFET。
第四开关管S4的源极和第五开关管S5的漏极之间设有连接负载的输出端。
变换器包括以下工作模式：
第一种工作模式：第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4均导通，其余开关管均关断，变换器输出电平数为4，其输出电压为直流母线电压；
第二种工作模式：第一开关管S1、第三开关管S3、第四开关管S4和第五开关管S5均导通，其余开关管均关断，变换器输出电平数为3，其输出电压为直流母线电压的75％；
第三种工作模式：第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4和第八开关管S8均导通，其余开关管均关断，变换器输出电平数为3，其输出电压为直流母线电压的75％；
第四种工作模式：第一开关管S1、第四开关管S4、第五开关管S5和第六开关管S6均导通，其余开关管均关断，变换器输出电平数为2，其输出电压为直流母线电压的50％；
第五种工作模式：第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5和第八开关管S8均导通，其余开关管均关断，变换器输出电平数为2，其输出电压为直流母线电压的50％；
第六种工作模式：第一开关管S1、第五开关管S5、第六开关管S6和第七开关管S7均导通，其余开关管均关断，变换器输出电平数为1，其输出电压为直流母线电压的25％；
第七种工作模式：第四开关管S4、第五开关管S5、第六开关管S6和第八开关管S8均导通，其余开关管均关断，变换器输出电平数为1，其输出电压为直流母线电压的25％；
第八种工作模式：第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8均导通，其余开关管均关断，变换器输出电平数为0，其输出电压为直流母线电压的0。
本发明实施例提供的五电平混合中点钳位变换器的变换过程具体如下：
第一种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4流出变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4各自反并联的体二极管流入变换器，实现从交流到直流的变换，如图2所示；
第二种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第一开关管S1、第一飞跨电容C1、第一二极管支路的第一钳位二极管D1、第三开关管S3和第四开关管S4流出变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第一二极管支路的第三钳位二极管D3、第一二极管支路的第二钳位二极管D2、第一飞跨电容C1和第一开关管S1反并联的体二极管流入变换器，实现从交流到直流的变换，如图3所示；
第三种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第八开关管S8反并联的体二极管、第三飞跨电容C3、第二飞跨电容C2、第一飞跨电容C1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4流出变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第四开关管S4反并联的体二极管、第三开关管S3反并联的体二极管、第二开关管S2反并联的体二极管、第一飞跨电容C1、第二飞跨电容C2、第三飞跨电容C3和第八开关管S8流入变换器，实现从交流到直流的变换，如图4所示；
第四种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第一开关管S1、第一飞跨电容C1、第二飞跨电容C2、第二二极管支路的第二钳位二极管D5、第二二极管支路的第一钳位二极管D4和第四开关管S4流出变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第六开关管S6、第二二极管支路的第三钳位二极管D6、第二飞跨电容C2、第一飞跨电容C1和第一开关管S1反并联的体二极管流入变换器，实现从交流到直流的变换，如图5所示；
第五种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第八开关管S8反并联的体二极管、第三飞跨电容C3、第二飞跨电容C2、第一二极管支路的第一钳位二极管D1、第三开关管S3和第四开关管S4流出变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第一二极管支路的第三钳位二极管D3、第一二极管支路的第二钳位二极管D2、第二飞跨电容C2、第三飞跨电容C3和第八开关管S8流入变换器，实现从交流到直流的变换，如图6所示；
第六种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第一开关管S1、第一飞跨电容C1、第二飞跨电容C2、第三飞跨电容C3、第七开关管S7反并联的体二极管、第六开关管S6反并联的体二极管和第五开关管S5反并联的体二极管流出变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7、第三飞跨电容C3、第二飞跨电容C2、第一飞跨电容C1和第一开关管S1反并联的体二极管流入变换器，实现从交流到直流的变换，如图7所示；
第七种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第八开关管S8反并联的体二极管、第三飞跨电容C3、第二二极管支路的第二钳位二极管D5、第二二极管支路的第一钳位二极管D4和第四开关管S4流出变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第六开关管S6、第二二极管支路的第三钳位二极管D6、第三飞跨电容C3和第八开关管S8流入变换器，实现从交流到直流的变换，如图8所示；
第八种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第八开关管S8、第七开关管S7、第六开关管S6和第五开关管S5各自反并联的体二极管流出变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8流入变换器，实现从交流到直流的变换，如图9所示。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种五电平混合中点钳位变换器，其特征在于，包括并联于正极直流母线和负极直流母线之间三个桥臂单元，每个桥臂单元包括八个开关管、三个飞跨电容和六个钳位二极管；
所述八个开关管依次顺向串联，构成开关管支路；所述三个飞跨电容依次顺向串联，构成电容支路，所述电容支路与开关管支路连接；其中三个钳位二极管依次顺向串联，构成第一二极管支路，所述第一二极管支路与开关管支路连接，其余三个钳位二极管依次顺向串联，构成第二二极管支路，所述第二二极管支路均与开关管支路连接；
所述变换器包括以下工作模式：
第一种工作模式：第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为4，其输出电压为直流母线电压；
第二种工作模式：第一开关管S1、第三开关管S3、第四开关管S4和第五开关管S5均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为3，其输出电压为直流母线电压的75％；
第三种工作模式：第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4和第八开关管S8均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为3，其输出电压为直流母线电压的75％；
第四种工作模式：第一开关管S1、第四开关管S4、第五开关管S5和第六开关管S6均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为2，其输出电压为直流母线电压的50％；
第五种工作模式：第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5和第八开关管S8均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为2，其输出电压为直流母线电压的50％；
第六种工作模式：第一开关管S1、第五开关管S5、第六开关管S6和第七开关管S7均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为1，其输出电压为直流母线电压的25％；
第七种工作模式：第四开关管S4、第五开关管S5、第六开关管S6和第八开关管S8均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为1，其输出电压为直流母线电压的25％；
第八种工作模式：第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8均导通，其余开关管均关断，所述变换器输出电平数为0，其输出电压为直流母线电压的0；
第一开关管S1的漏极与正极直流母线连接，第八开关管S8的源极与负极直流母线连接；
第一飞跨电容C1的正极与第一开关管S1的源极和第二开关管S2的漏极之间的中点连接，第三飞跨电容C3的负极与第七开关管S7的源极和第八开关管S8的漏极之间的中点连接；
所述第一二极管支路中的第一钳位二极管D1的阴极与第二开关管S2的源极和第三开关管S3的漏极的中点连接，所述第一二极管支路中的第三钳位二极管D3的阳极与第五开关管S5的源极和第六开关管S6的漏极的中点连接；所述第二二极管支路中的第一钳位二极管D4的阴极与第三开关管S3的源极和第四开关管S4的漏极的中点连接，所述第二二极管支路中的第三钳位二极管D6的阳极与第六开关管S6的源极和第七开关管S7的漏极的中点连接；
所述第一飞跨电容C1和第二飞跨电容C2的中点与第一二极管支路中的第一钳位二极管D1和第二钳位二极管D2的中点连接，所述第二飞跨电容C2和第三飞跨电容C3的中点与第二二极管支路中的第二钳位二极管D5和第三钳位二极管D6的中点连接。
2.根据权利要求1所述的五电平混合中点钳位变换器，其特征在于，每个桥臂单元还包括八个体二极管，所述体二极管与开关管反并联。
3.根据权利要求1所述的五电平混合中点钳位变换器，其特征在于，所述开关管为MOSFET或IGBT。
4.根据权利要求1所述的五电平混合中点钳位变换器，其特征在于，所述第四开关管S4的源极和第五开关管S5的漏极之间设有连接负载的输出端。
5.根据权利要求1所述的五电平混合中点钳位变换器，其特征在于，
在第一种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4各自反并联的体二极管流入所述变换器，实现从交流到直流的变换；
所述第二种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第一开关管S1、第一飞跨电容C1、第一二极管支路的第一钳位二极管D1、第三开关管S3和第四开关管S4流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第一二极管支路的第三钳位二极管D3、第一二极管支路的第二钳位二极管D2、第一飞跨电容C1和第一开关管S1反并联的体二极管流入所述变换器，实现从交流到直流的变换；
所述第三种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第八开关管S8反并联的体二极管、第三飞跨电容C3、第二飞跨电容C2、第一飞跨电容C1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第四开关管S4反并联的体二极管、第三开关管S3反并联的体二极管、第二开关管S2反并联的体二极管、第一飞跨电容C1、第二飞跨电容C2、第三飞跨电容C3和第八开关管S8流入所述变换器，实现从交流到直流的变换；
所述第四种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第一开关管S1、第一飞跨电容C1、第二飞跨电容C2、第二二极管支路的第二钳位二极管D5、第二二极管支路的第一钳位二极管D4和第四开关管S4流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第六开关管S6、第二二极管支路的第三钳位二极管D6、第二飞跨电容C2、第一飞跨电容C1和第一开关管S1反并联的体二极管流入所述变换器，实现从交流到直流的变换；
所述第五种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第八开关管S8反并联的体二极管、第三飞跨电容C3、第二飞跨电容C2、第一二极管支路的第一钳位二极管D1、第三开关管S3和第四开关管S4流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第一二极管支路的第三钳位二极管D3、第一二极管支路的第二钳位二极管D2、第二飞跨电容C2、第三飞跨电容C3和第八开关管S8流入所述变换器，实现从交流到直流的变换；
所述第六种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第一开关管S1、第一飞跨电容C1、第二飞跨电容C2、第三飞跨电容C3、第七开关管S7反并联的体二极管、第六开关管S6反并联的体二极管和第五开关管S5反并联的体二极管流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7、第三飞跨电容C3、第二飞跨电容C2、第一飞跨电容C1和第一开关管S1反并联的体二极管流入所述变换器，实现从交流到直流的变换；
所述第七种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第八开关管S8反并联的体二极管、第三飞跨电容C3、第二二极管支路的第二钳位二极管D5、第二二极管支路的第一钳位二极管D4和第四开关管S4流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第六开关管S6、第二二极管支路的第三钳位二极管D6、第三飞跨电容C3和第八开关管S8流入所述变换器，实现从交流到直流的变换；
所述第八种工作模式下：若电流大于0，电流依次通过第八开关管S8、第七开关管S7、第六开关管S6和第五开关管S5各自反并联的体二极管流出所述变换器，实现从直流到交流的变换，若电流小于0，电流依次通过第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8流入所述变换器，实现从交流到直流的变换。
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