[发明专利]一种四倍升压九电平开关电容逆变器及其扩展拓扑

权利要求书

1.一种九电平开关电容逆变器，其特征是，由总线电压(V_bus)正极接线端子、总线电压(V_bus)负极接线端子、直流源(V_in)、第一开关(S₁)、第二开关第三开关(S₂)、第四开关第五开关(S₃)、第六开关第七开关(S₄)、第八开关第九开关(S₅)、第一二极管(D₁)、第二二极管(D₂)和第一电容器(C₁)、第二电容器(C₂)组成；总线电压(V_bus)正极接线端子连接第一开关(S₁)的发射极，总线电压(V_bus)负极接线端子连接第四开关的集电极，第一开关(S₁)的发射极和第二开关的集电极相连，第二开关的发射极与第四开关的发射极、第一电容器(C₁)的负极、第一二极管(D₁)的阳极和第二二极管(D₂)的阴极相连接，第一开关(S₁)的集电极与第三开关(S₂)的集电极、第五开关(S₃)的集电极和第二电容器(C₂)的正极相连，第五开关(S₃)的发射极与第八开关的集电极相连，第二电容器(C₂)的负极与第六开关的发射极和第九开关(S₅)的集电极相连，第九开关(S₅)的发射极与第二二极管(D₂)的阳极相连，第七开关(S₄)的集电极与第一电容器(C₁)的正极和第八开关的发射极相连；直流源(V_in)正极与第六开关的集电极相连，直流源(V_in)负极与第一二极管(D₁)阴极相连，第五开关(S₃)的发射极与第六开关的集电极通过导线连接。

2.如权利要求1所述九电平开关电容逆变器的扩展逆变器，其特征是，在九电平开关电容逆变器基本单元中通过级联多个基本单元增加电压电平的数目；级联一个基本单元的连接方式如下：将第一级九电平开关电容逆变器第一电容器(C₁)的负极、第一二极管(D₁)的阳极与第二开关的发射极、第二二极管(D₂)的阴极断开，增加第二级九电平开关电容逆变器的第十开关(S_d1)的集电极与第八开关的发射极和第七开关(S₄)的集电极相连，第十一开关(S_d2)的集电极与第十开关(S_d1)的发射极相连，第十一开关(S_d2)的发射极与第一电容器(C₁)的负极和第一二极管(D₁)的阳极、第三二极管(D_d1)的阴极相连，第三二极管(D_d1)的阳极与第三电容器(C_d1)的负极相连，第三电容器(C_d1)的正极与第十开关(S_d1)的发射极和第十一开关(S_d2)的集电极相连，负极与第二开关和第四开关的发射极相连。

3.如权利要求2所述的九电平开关电容逆变器的扩展逆变器，其特征是，所述扩展拓扑开关数量N_SW、电容器的数量N_C、二极管数量N_d与电平数量N的关系表达式为：

由式(1)可知，每增加2个开关、1个电容器和1个二极管，输出电压(v_bus)电平数量增加4。