阶梯充电自平衡开关电容多电平逆变器

摘要

针对传统多电平逆变器功率器件多、结构复杂等缺点,将开关电容技术应用于多电平逆变器拓扑,提出一种可扩展的模块化多电平逆变器.所提逆变器通过开关电容模块中的双电容阶梯充电与串联叠加以及模块的串并联转换,能够以较少的器件输出更多的电平,可以降低逆变器输出电压的谐波畸变率.逆变器不需要额外的电压平衡控制或电压平衡回路即可实现电容电压的自平衡,简化了逆变器调制策略,并且单电源输入的特点拓宽了其适用范围.逆变器具有升压能力,进一步简化系统升压环节,降低系统复杂性以及制造成本.文中给出了所提逆变器的拓扑结构、工作原理和调制策略,分析了电容参数,并对提出的逆变器拓扑进行对比研究.最后,在19电平逆变器原型机上进行广泛实验验证,结果与理论分析一致,验证了逆变器的可行性与调制策略的正确性.