风电和光伏等新能源发电方式具有可再生性强、环保且适用于分布式微电网等优点，其接入电网需要高性能的电力电子逆变器。多电平逆变器因其开关管的低电压应力、输出电压谐波含量小和较低的开关频率等优点，受到了学界和工业界的广泛关注和研究。

主流的多电平逆变器主要包含中点钳位型、飞跨电容型、级联H桥型和开关电容型四类。中点钳位型和飞跨电容型的应用受限于其电容电压不平衡，以及所需开关器件的数量较多等问题；级联H桥型的缺陷主要在于需要多个独立的直流电源来产生较多的电平输出，这将会增加电路的成本以及控制与调制的复杂度；基于开关电容型的多电平逆变器因其电容的自均压特性，使用较少的开关器件和直流电源即可产生较多的电平输出以及具备自主升压功能等优点，从而具有一定的研究和应用价值。

现有开关电容型多电平逆变器存在元器件数量较多和电压应力较大等缺点，对此，广东工业大学自动化学院、国网福建省电力有限公司电力科学研究院的研究人员提出了一种基于开关电容的九电平逆变器。该电路拓扑结构简单易行，具有较少的器件数量和较低的器件电压应力，具备电容电压自动平衡功能和较强的升压能力，拥有一定的优越性和应用价值。

首先，将最近电平逼近法和基频调制策略相结合来产生开关管的控制信号，通过控制开关管的有序通断实现了良好的电能输出。其次，对逆变器的工作原理、电容自均压特性和电容参数选择等方面进行了详细的理论分析。最后，搭建了一台样机进行实验验证。

图 实验平台

实验结果表明，所提出的九电平逆变器在工频和高频均能实现九电平阶梯波输出，且具有4倍升压和电容电压自动平衡的功能，同时在输入电压和负载变化的情况下能够正常工作，拥有良好的动态性能，适用于有逆变需求的应用场合。

本文编自2022年第4期《电工技术学报》，论文标题为“一种基于开关电容的九电平逆变器”，作者为陈思哲、徐梦然 等。