[发明专利]一种基于开关电容的2倍升压九电平逆变器

说明书

本发明提供一种基于开关电容的2倍升压九电平逆变器，由直流源(V_in)、第一开关管(S₁)、第二开关管(S₂)、第三开关管(S₃)、第四开关管(S₄)、第五开关管(S₅)、第六开关管(S₆)、第七开关管(S₇)、第八开关管(S₈)、第九开关管(S₉)、第十开关管(S₁₀)、第十一开关管(S₁₁)、第十二开关管(S₁₂)、一个反接耦合电抗器(T)、第一电容器(C₁)和第二电容器(C₂)组成，当第一电容器(C₁)和第二电容器(C₂)与直流源(V_in)串联时，直流源电压与电容电压叠加后对负载放电，构成一种2倍升压结构。本发明提出了一种新型九电平拓扑结构，所用开关电容数量少，节约成本，缩小体积。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于开关电容的2倍升压九电平逆变器。

背景技术

在所有种类的逆变器中，九电平逆变器具有输出波形更接近正弦波，dv/dt更小，对滤波器要求较少，降低功耗，减少电磁干扰，降低谐波畸变率，降低对开关器件的要求等作用。因此研究人员提出了各种九电平逆变器的拓扑结构。

经典的九电平逆变器拓扑结构有三种，级联型九电平拓扑、二极管钳位型九电平拓扑和飞跨电容型九电平拓扑。然而这三种九电平拓扑结构都需要大量的元器件，这无疑大大增加了装置的成本与体积。

其中级联型九电平拓扑结构需要至少4个直流源以及16个开关器件，会产生环流问题，降低可靠性，应用场合也被限制。

作为单直流源的二极管钳位型九电平拓扑和飞跨电容型九电平拓扑需要大量的二极管以及电容器数量。二极管钳位型九电平拓扑需要16个开关器件、8个电容器以及56个二极管。飞跨电容型九电平拓扑需要16个开关器件、36个电容器。

同时，经典九电平拓扑结构不具备升压能力，如果需要逆变的正弦电压峰值高于输入电压，将不得不在逆变器前级的直流侧，增加升压电路。

基于开关电容的九电平逆变器，利用开关电容与直流源串并联连接，串联工作模态时电容器放电，并联工作模态时直流源对电容器进行充电，能够使逆变电路具备升压能力。然而目前基于开关电容的九电平逆变器为了减少元件数量，导致开关电容器在最高电平(最低电平)和次最高电平(次最低电平)构成区域的时间段单方向放电，电容器两端电压大幅度衰减，必须选用大容量的开关电容器来减缓开关电容两端电压的衰减，大容量的电容器意味着成本和体积的增加。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术不足，提出一种新型九电平逆变器，解决了经典九电平逆变器拓扑结构需要元件数量多的问题。

本发明技术方案提供一种基于开关电容的2倍升压九电平逆变器，由直流源V_in、第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄、第五开关管S₅、第六开关管S₆、第七开关管S₇、第八开关管S₈、第九开关管S₉、第十开关管S₁₀、第十一开关管S₁₁、第十二开关管S₁₂、一个反接耦合电抗器T、第一电容器C₁和第二电容器C₂组成，

设输出端口A为所述九电平逆变器输出正端，设输出端口B为所述九电平逆变器输出负端；