[发明专利]17电平低电压应力开关电容式逆变器及调制方法

说明书

本发明公开了一种17电平低电压应力开关电容式逆变器及调制方法，该拓扑具有升压的功能，较之以往的17电平开关电容式多电平逆变器，本发明提出的拓扑产生17阶电平阶梯波只需要2个电源、2个电感、4个电容、12个开关管，减少了开关器件的数量并降低了结构的复杂度。

技术领域

本发明属于多电平逆变器领域，具体涉及一种17电平低电压应力开关电容 式逆变器及调制方法。

背景技术

在全球环境问题日益凸显的今天，电能系统、电动车辆(EV)和分布式发电 (DG)系统等成为了研究的热点。

电动汽车和电网连接分布式发电系统时，需要一个将直流电转换为交流电的 逆变器。当输入电压小于输出电压时，升压转换器或变压器广泛应用于上述系统。 然而由于升压变换器中存在着电感器件，这使得系统的体积非常大，因为变压器 和电感中必须含有大体积大重量的磁芯来维持磁通用以维持高功率的电能传输。

多电平逆变器由于其结构中不含有电感器件以及变压器，可以很好地解决上 述问题。传统的多电平逆变器包括二极管箝位型、飞跨电容型和级联H桥型逆 变器，因具有通过低压器件实现较高电压输入输出的优点而被广泛应用于低频领 域。为减小逆变器输出的THD，将传统多电平逆变器扩展、级联、混合以获得 更多的电平输出，但此类结构存在电容电压不平衡的缺点，需采用基于高频调制 的电压平衡控制策略，而高频调制必然会使开关器件工作频率大幅上升，导致开 关器件的开关损耗增加，当频率过高时，普通的硅半导体器件将无法使用。

为了解决这个问题，没有任何电感器件且具有电容自平衡的开关电容式多电 平逆变器被提出。但是对于目前的开关电容式多电平逆变器，输出电平数量较少， 导致输出波形的谐波过多，降低了逆变器整体的效率，当输出电平数量提高时， 开关器件过多，结构过于复杂。

发明内容

本发明的目的在于提出一种17电平低电压应力开关电容式逆变器及调制方 法，输出为17电平阶梯波，减少了谐波，并且使用的开关器件较少，使结构更 加简单。

实现本发明目的的技术方案为：一种17电平低电压应力开关电容式逆变器， 包括2个直流输入电压源、4个电容、2个电感和12个开关管；

直流输入电压源V_in1的正极连接于电感L₁的正极；直流输入电压源V_in1的负极 连接于开关管S_a、开关管S₅、开关管S₆的源极和电容C₂的负极；电感L₁的负极 连接于开关管S_a的漏极和二极管D₁的正极；二极管D₁的负极连接于开关管S₁、 开关管S₂的漏极和电容C₁的正极；电容C₁的负极连接于电容C₂的正极和开关管 S₈的源极；开关管S₈的漏极连接于开关管S₇的漏极；开关管S₇的源极连接于开 关管S₁的源极和开关管S₆的漏极；