相较于含有电感元件的传统逆变变流器,开关电容型变流器由于不含磁性元件,对于提高系统功率密度、减轻系统重量、实现高变比升压大有裨益。将开关电容电路应用于并网逆变器,对于推动并网发电系统向小型化、轻量化、集成化、高效化发展具有重要意义。第二章讲述两级式开关电容的变流方法。首先提出了一款用于两级式逆变器前端的桥式多电平开关电容模块,分析了拓扑结构与工作模态,实现了多电平输出。接着在此基础上提出了谐振型开关电容DC-DC变流模块,设计了移相+PWM的控制策略,实现了输出电压可调和软开关技术,并分析了开关电容纹波与输出电压纹波等性能。随后提出了一款两级式开关电容型七电平逆变器拓扑,分析了拓扑结构,基于此拓扑,采用优化单极性倍频SPWM控制策略,并设计了相位参数。两级式逆变器DC-DC环节开关电容模块的应用,保证了 DC-DC变流的高效率和高电压增益;DC-AC环节将多电平阶梯波作为母线电压,通过优化倍频控制方法有效提升了输出波形质量。针对并网系统存在的二次功率扰动问题,文中提出将逆变器直流侧电容等效部分解耦电容,降低了逆变系统对解耦电容容值的要求,为缩小系统体积、减小开关损耗提供了条件。第三章讲述单级式开关电容的变流方法。首先,基于开关电容模块提出了单极式开关电容型五电平逆变器拓扑。文中分析了开关电容型五电平逆变器的拓扑结构与工作模态,优化了载波层叠PWM控制方法,计算了调制比与输出电压幅值的关系。该拓扑具备了开关电容的升压特性和电容钳位型电路开关组合方式灵活的特点,运用优化载波层叠SPWM控制策略,在维持开关电容升压运行的同时实现了母线电容电压平衡,复合结构有效减少了元件数量,增强了系统的运行的可靠性,提高了系统效率,多电平结构提升了输出波形质量。文章最后对两级式七电平逆变器与单极式五电平逆变器系统的软硬件进行了设计,建立了 Saber仿真模型与实验样机,对拓扑与基于拓扑的控制策略进行了验证。