[发明专利]一种升降压开关电容多电平逆变器及其调制方法

权利要求书

1.一种升降压开关电容多电平逆变器，设置在直流输入电源与负载或交流电网之间，其特征在于：包括升降压开关电容单元和全桥单元；

所述升降压开关电容单元，与所述直流输入电源并联连接，用于对所述直流输入电源进行升压或者降压变换，并输出多阶梯电压；

所述升降压开关电容单元包括开关管S₅、开关管S₆、开关管S₇、开关管S₈、二极管D₀、电解电容C₁和电解电容C₂，所述开关管S₅、所述开关管S₆、所述开关管S₇和所述开关管S₈分别反向并联一续流二极管；

其中，所述开关管S₅的输入端连接所述直流输入电源的正输出端，所述开关管S₅的输出端连接所述二极管D₀的阳极，所述二极管D₀的阴极分别连接所述开关管S₆的输入端和所述电解电容C₁的阳极；所述开关管S₆的输出端分别连接所述开关管S₇的输入端和所述电解电容C₂的阳极，所述开关管S₇的输出端分别连接所述电解电容C₁的阴极和所述开关管S₈的输入端，所述电解电容C₂的阴极分别连接所述开关管S₈的输出端和所述直流输入电源的负输出端；

所述全桥单元，与所述升降压开关电容单元并联连接，用于对所述升降压开关电容单元输出的多阶梯电压进行正负极性转换后，传输至所述负载或所述交流电网；

所述全桥单元包括开关管S₁、开关管S₂、开关管S₃和开关管S₄；所述开关管S₁、所述开关管S₂、所述开关管S₃和所述开关管S₄分别反向并联一续流二极管；所述开关管S₁和所述开关管S₂顺向串联构成所述全桥单元的桥臂Ⅰ，所述开关管S₃和所述开关管S₄顺向串联构成所述全桥单元的桥臂Ⅱ；所述桥臂Ⅰ与所述桥臂Ⅱ并联连接；所述桥臂Ⅰ的中点与所述桥臂Ⅱ的中点作为该升降压开关电容多电平逆变器的输出端；

当该升降压开关电容多电平逆变器工作在升压模式时，两个电解电容C₁与C₂并联充电、串联放电，两个电解电容并联充电电压为V_dc，串联放电电压为2V_dc，前级升降压开关电容单元产生V_dc、2V_dc的阶梯电平，后端全桥单元实现阶梯电压的正负极性转换，此模式下该升降压开关电容多电平逆变器的输出电平为2V_dc、V_dc、0、-V_dc、-2V_dc；

当该升降压开关电容多电平逆变器工作在降压模式时，两个电解电容C₁与C₂串联充电、并联放电，两电容串联充电电压V_dc/2，并联放电电压为V_dc/2，前级升降压开关电容单元产生V_dc/2、V_dc的阶梯电平，后端全桥单元实现阶梯电压的正负极性转换，此模式下该升降压开关电容多电平逆变器的输出电平为V_dc、V_dc/2、0、-V_dc/2、-V_dc；

其中，V_dc为直流输入电源的输出电压。