1.一种集成升压型开关电容多电平逆变器，其特征在于，包括直流电源Uin、电感L、电容C1、电容C2、电容C3、二极管D1、二极管D2、开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6、开关管S7、开关管S8；开关管S1的第二极、开关管S2的第一极连接于第一节点，二极管D1的正极、开关管S1的第一极、开关管S5的第一极均和电容C1的第一端连接；电感L的第一端、电容C1的第二端、开关管S3的第一极均和直流电源Uin的正极连接，二极管D2的负极、开关管S2的第二极、开关管S6的第二极均和直流电源Uin的负极连接，开关管S3的第二极和开关管S4的第二极连接；电感L的第二端、开关管S4的第一极、开关管S5的第二极、开关管S6的第一极、电容C2的第二端均和电容C3的第一端连接；二极管D1的负极、开关管S7的第一极均和电容C2的第一端连接，二极管D2的正极、开关管S8的第二极均和电容C3的第二端连接；开关管S7的第二极、开关管S8的第一极连接于第二节点，第一节点为该多电平逆变器的负电压输出端，第二节点为该多电平逆变器的正电压输出端；开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6、开关管S7、开关管S8的第三极接控制信号。

2.一种集成升压型开关电容多电平逆变器控制方法，应用于权利要求1所述一种集成升压型开关电容多电平逆变器，其特征在于，控制逆变器具有如下10种工作模态，分别为：模态1：开关管S2、开关管S3、开关管S5和开关管S7开通，其余开关管关断；电感L通过开关管S5并联在电容C1两端进行能量释放，电流iL线性减小；直流电源Uin与电容C1串联后通过开关管S5和二极管D2为电容C3充电；开关管S5的开通使二极管D1反向截止；直流电源Uin与电容C1和C2通过开关管S2、开关管S5和开关管S7串联后为负载供电，逆变器输出电压uo＝4Uin；

模态2：开关管S2、开关管S3、开关管S4和开关管S7开通，其余开关管关断；电感L通过开关管S3和开关管S4短路，电流iL保持不变；电容C1和C3开路，电压保持不变；由于uC2>uC1，uC3>Uin，所以二极管D1和D2反向截止；直流电源Uin与电容C2通过开关管S2、开关管S3、开关管S4和开关管S7串联后为负载供电，逆变器输出电压uo＝3Uin；

模态3：开关管S2、开关管S4、开关管S6和开关管S7开通，其余开关管关断；电感L通过开关管S6并联在直流电源Uin两端进行能量存储，电流iL线性增大；直流电源Uin与电容C1串联后通过二极管D1和开关管S6为电容C2充电；电容C3开路，电压保持不变；开关管S6的开通使二极管D2反向截止；若逆变器输出电流io>0，直流电源Uin与电容C1串联后通过开关管S2、开关管S7和二极管D1为负载供电，逆变器输出电压uo＝2Uin；若io<0，电容C2通过开关管S2、开关管S6和开关管S7为负载供电，仍为uo＝2Uin；

模态4：开关管S1、开关管S3、开关管S4和开关管S7开通，其余开关管关断；电感L通过开关管S3和开关管S4短路，电流iL保持不变；电容C3开路，电压保持不变；由于uC2>uC1，uC3>Uin，所以二极管D1和D2反向截止；电容C1与C2通过开关管S1、开关管S3、开关管S4和开关管S7反向串联后为负载供电，逆变器输出电压uo＝Uin；

模态5：开关管S1、开关管S4、开关管S6和开关管S7开通，其余开关管关断；电感L通过开关管S6并联在直流电源Uin两端进行能量存储，电流iL线性增大；直流电源Uin与电容C1串联后通过二极管D1和开关管S6为电容C2充电；电容C3开路，电压保持不变；开关管S6的开通使二极管D2反向截止；若逆变器输出电流io>0，逆变器输出端通过开关管S1、开关管S7和二极管D1短接，逆变器输出电压uo＝0；若io<0，直流电源Uin与电容C1串联后再通过开关管S1、开关管S6和开关管S7与电容C2反向串联后为负载供电，仍为uo＝0；

模态6：开关管S2、开关管S3、开关管S5和开关管S8开通，其余开关管关断；电感L通过开关管S5并联在电容C1两端进行能量释放，电流iL线性减小；直流电源Uin与电容C1串联后通过开关管S5和二极管D2为电容C3充电；电容C2开路，电压保持不变；开关管S5的开通使二极管D1反向截止；若逆变器输出电流io<0，逆变器输出端通过开关管S2、开关管S8和二极管D2短接，逆变器输出电压uo＝0；若io>0，直流电源Uin与电容C1串联后再通过开关管S2、开关管S5和开关管S8与电容C3反向串联后为负载供电，仍为uo＝0；

模态7：开关管S2、开关管S3、开关管S4和开关管S8开通，其余开关管关断；电感L通过开关管S3和开关管S4短路，电流iL保持不变；电容C1和C2开路，电压保持不变；由于uC2>uC1，uC3>Uin，所以二极管D1和D2反向截止；直流电源Uin与电容C3通过开关管S2、开关管S3、开关管S4和开关管S8反向串联后为负载反向供电，逆变器输出电压uo＝‑Uin；

模态8：开关管S1、开关管S3、开关管S5和开关管S8开通，其余开关管关断；电感L通过开关管S5并联在电容C1两端进行能量释放，电流iL线性减小；直流电源Uin与电容C1串联后通过开关管S5和二极管D2为电容C3充电；电容C2开路，电压保持不变；开关管S5的开通使二极管D1反向截止；若逆变器输出电流io<0，直流电源Uin与电容C1串联后通过开关管S1、开关管S8和二极管D1为负载反向供电，逆变器输出电压uo＝‑2Uin；若io>0，电容C3通过开关管S1、开关管S5和开关管S8为负载反向供电，仍为uo＝‑2Uin；

模态9：开关管S1、开关管S3、开关管S4和开关管S8开通，其余开关管关断；电感L通过开关管S3和开关管S4短路，电流iL保持不变；电容C2开路，电压保持不变；由于uC2>uC1，uC3>Uin，所以二极管D1和D2反向截止；电容C1与C3通过开关管S1、开关管S3、开关管S4和开关管S8串联后为负载反向供电，逆变器输出电压uo＝‑3Uin；

模态10：开关管S1、开关管S4、开关管S6和开关管S8开通，其余开关管关断；电感L通过开关管S6并联在直流电源Uin两端进行能量存储，电流iL线性增大；直流电源Uin与电容C1串联后通过二极管D1和开关管S6为电容C2充电；开关管S6的开通使二极管D2反向截止；直流电源Uin与电容C1和C3通过开关管S1、开关管S6和开关管S8串联后为负载反向供电，逆变器输出电压uo＝‑4Uin；

其中，uC1、uC2和uC3分别为电容C1、C2和C3两端的电压；iL为流过电感L的电流；io为逆变器输出电流。

3.根据权利要求2所述一种集成升压型开关电容多电平逆变器控制方法，其特征在于，逆变器输出电压为2Uin、0和‑4Uin时，电感L存储能量，其两端电压为直流电源电压Uin；逆变器输出电压为4Uin、0和‑2Uin时，电感L释放能量，其两端电压为电容C1电压的平均值UC1。

4.根据权利要求3所述一种集成升压型开关电容多电平逆变器控制方法，其特征在于，根据逆变器输出电压正负半周的对称性以及电感的伏秒平衡原则可得

UC1＝Uin  (1)

逆变器输出电压为4Uin、0和‑2Uin时，直流电源Uin与电容C1串联后通过开关管S5和二极管D2为电容C3充电；逆变器输出电压为2Uin、0和‑4Uin时，直流电源Uin与电容C1串联后通过二极管D1和开关管S6为电容C2充电；因此电容C2和C3的电压平均值为2Uin。

5.根据权利要求2所述一种集成升压型开关电容多电平逆变器控制方法，其特征在于，开关管S6开通时，电感L通过直流电源Uin进行能量存储；开关管S5开通时，电感L与电容C1并联并进行能量释放。

6.根据权利要求2所述一种集成升压型开关电容多电平逆变器控制方法，其特征在于，开关管S5和开关管S6的占空比相等。

7.根据权利要求2所述一种集成升压型开关电容多电平逆变器控制方法，其特征在于，该逆变器采用最近电平逼近作为多电平逆变器的调制策略。

8.根据权利要求7所述一种集成升压型开关电容多电平逆变器控制方法，其特征在于，最近电平逼近调制策略以频率和相位与逆变器输出电压基波相同的，幅值为Ar的正弦波ur作为参考，将ur的瞬时值与逆变器输出各电平之间的间隔电压Uin之比进行四舍五入取整，得到逆变器需要输出的电平数；然后根据各电平所对应的开关逻辑产生各开关管的控制信号。

9.根据权利要求8所述一种集成升压型开关电容多电平逆变器控制方法，其特征在于，逆变器各相位角的计算公式为

可得逆变器输出电压uo的傅里叶级数表达式为：

式中，ωo＝2π/To为逆变器输出角频率，θ1、θ2、θ3和θ4分别表示Uin、2Uin、3Uin和4Uin的相位角，且0≤θ1≤θ2≤θ3≤θ4≤π/2，To表示逆变器输出周期。

10.根据权利要求9所述一种集成升压型开关电容多电平逆变器控制方法，其特征在于，该逆变器主要通过基波为负载供电，则输出电压uo的基波有效值表达式为当θ1‑θ4均为零时，Uo1最大值为

则可定义逆变器的调制指数MI为