李善寿 肖融 叶伟 方潜生 王思文

摘 要：开关电容型逆变器具有使用单直流电源输入、电容电压自均衡、输出谐波含量低以及高电压增益的优势。本文提出一种新型五电平逆变器拓扑，该拓扑由1个直流电源、2个浮动电容、1个电感以及4对互补开关管构成；采用多载波层叠调制策略实现开关电容与输入电源的分时串并联运行；实现了2倍电压增益、五电平输出以及电容电压自均衡；通过增加电感抑制了开关电容充电时存在的脉冲电流，降低了开关管的电流应力。此外，逆变电路中没有单独二极管器件，使得该电路具有能量双向流动的能力，扩展了电路的应用范围。本文详细分析了电路的构成及工作过程，仿真及实验结果验证了所提出的逆变器具有可行性。

关键词：开关电容；逆变器；电压增益；脉冲电流；载波层叠调制策略

中图分类号：TM46 DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2024.03.009

0 引言

随着分布式光伏、燃料电池、低压储能等可再生能源发电系统的快速发展，市场对高电压增益逆变器的需求迅速增长。开关电容型逆变器由于同时具有高电压增益、电容电压自均衡、多电平输出、输出谐波含量低的优势，能广泛应用于分布式光伏、低压储能等新能源领域，是多电平逆变器领域的研究热点之一[1-4]。如何进一步降低电路的复杂度、降低开关器件的电流、电压应力，同时兼顾能量的双向流动能力一直是开关电容逆变器的重点研究方向[5]。因此，对新型开关电容逆变器的拓扑结构、控制策略开展研究具有重要的理论与工程意义。……