CN111130371A - 一种基于开关电容的2倍升压九电平逆变器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于开关电容的2倍升压九电平逆变器，由直流源(Vin)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)、第六开关管(S6)、第七开关管(S7)、第八开关管(S8)、第九开关管(S9)、第十开关管(S10)、第十一开关管(S11)、第十二开关管(S12)、一个反接耦合电抗器(T)、第一电容器(C1)和第二电容器(C2)组成，当第一电容器(C1)和第二电容器(C2)与直流源(Vin)串联时，直流源电压与电容电压叠加后对负载放电，构成一种2倍升压结构。本发明提出了一种新型九电平拓扑结构，所用开关电容数量少，节约成本，缩小体积。

Description

一种基于开关电容的2倍升压九电平逆变器
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于开关电容的2倍升压九电平逆变器。
背景技术
在所有种类的逆变器中，九电平逆变器具有输出波形更接近正弦波，dv/dt更小，对滤波器要求较少，降低功耗，减少电磁干扰，降低谐波畸变率，降低对开关器件的要求等作用。因此研究人员提出了各种九电平逆变器的拓扑结构。
经典的九电平逆变器拓扑结构有三种，级联型九电平拓扑、二极管钳位型九电平拓扑和飞跨电容型九电平拓扑。然而这三种九电平拓扑结构都需要大量的元器件，这无疑大大增加了装置的成本与体积。
其中级联型九电平拓扑结构需要至少4个直流源以及16个开关器件，会产生环流问题，降低可靠性，应用场合也被限制。
作为单直流源的二极管钳位型九电平拓扑和飞跨电容型九电平拓扑需要大量的二极管以及电容器数量。二极管钳位型九电平拓扑需要16个开关器件、8个电容器以及56个二极管。飞跨电容型九电平拓扑需要16个开关器件、36个电容器。
同时，经典九电平拓扑结构不具备升压能力，如果需要逆变的正弦电压峰值高于输入电压，将不得不在逆变器前级的直流侧，增加升压电路。
基于开关电容的九电平逆变器，利用开关电容与直流源串并联连接，串联工作模态时电容器放电，并联工作模态时直流源对电容器进行充电，能够使逆变电路具备升压能力。然而目前基于开关电容的九电平逆变器为了减少元件数量，导致开关电容器在最高电平(最低电平)和次最高电平(次最低电平)构成区域的时间段单方向放电，电容器两端电压大幅度衰减，必须选用大容量的开关电容器来减缓开关电容两端电压的衰减，大容量的电容器意味着成本和体积的增加。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术不足，提出一种新型九电平逆变器，解决了经典九电平逆变器拓扑结构需要元件数量多的问题。
本发明技术方案提供一种基于开关电容的2倍升压九电平逆变器，由直流源Vin、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7、第八开关管S8、第九开关管S9、第十开关管S10、第十一开关管S11、第十二开关管S12、一个反接耦合电抗器T、第一电容器C1和第二电容器C2组成，
设输出端口A为所述九电平逆变器输出正端，设输出端口B为所述九电平逆变器输出负端；
所述直流源Vin正极与所述线路第八开关管S8的发射极、所述线路第六开关管S6的集电极分别相连；
所述线路第八开关管S8的集电极与第一开关管S1、第三开关管S3的集电极相连；所述线路第一开关管S1的发射极与第二开关管S2的集电极相连；所述线路第三开关管S3的发射极与第四开关管S4的集电极相连；
所述反接耦合电抗器T左端的两个端口分别连接第一开关管S1的发射极以及第三开关管S3的发射极，所述反接耦合电抗器T右端的两个端口短接并与输出端口A相连；
所述第十开关管S10的发射极与第一开关管S1的集电极相连，所述第十开关管S10的集电极与第二电容器C2的正端相连；所述第二电容器C2的负端与第一电容器C1的正端相连；所述第一电容器C1的负端与第九开关管S9的发射极相连，所述第九开关管S9的集电极与第七开关管S7的发射极相连；
所述第六开关管S6的发射极与第二电容器C2的负端相连；所述第五开关管S5的集电极与第二电容器C2的负端相连；所述直流源Vin负极与第五开关管S5的发射极相连，所述直流源Vin负极与第七开关管S7的集电极相连；
所述第十一开关管S11的集电极与第二电容器C2的正端相连，所述第十一开关管S11的发射极与第十二开关管S12集电极相连；所述第十二开关管S12的发射极与第一电容器C1的负端相连；所述第十一开关管S11的发射极与输出端口B相连；
第一电容器C1和第二电容器C2与直流源Vin串联或并联，当第一电容器C1和第二电容器C2与直流源Vin串联时，直流源电压与电容电压叠加后对负载放电，构成一种2倍升压结构。
而且，当工作在输出最高电平/最低电平和次最高电平/次最低电平区域对应时间段内时，对第一电容器C1和第二电容器(C2)交替充放电，避免电容电压跌落。
而且，设“0”表示开关关断，“1”表示开关闭合，“C”、“D”或“-”分别表示电容器已充电、放电或未改变，在每种电平下的开关状态如下表，
Figure BDA0002377352890000031
其中，VAB表示A、B两点间的电压。
和现有技术相比，本发明技术方案的区别在于：
(1)不同之处在于提出了一种新型九电平拓扑结构，该九电平拓扑所用开关电容数量少。
(2)解决了其它类型使用较少元件数量的基于开关电容的九电平逆变器开关电容单方向放电，使开关电容两端电位不平衡，为避免输出电能质量劣化，必须增加开关电容容量的问题。
本发明有益效果：
(1)本发明基于开关电容的2倍升压九电平逆变器相比于经典九电平逆变器所需的元件数量大大减少，节约了成本，缩小装置体积。
(2)本发明九电平逆变器具有2倍升压能力。当要求输出正弦电压的峰值不大于输入直流电压的两倍时，不用在直流侧增加升压电路，使用本发明介绍的逆变器装置即可满足要求。
(3)本发明基于开关电容的2倍升压九电平逆变器的电平电压对应冗余的开关状态，部分开关的开关频率减半。
(4)本发明基于开关电容的2倍升压九电平逆变器，由于输出九电平，因此输出的电能质量高。
(5)本发明的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器反极性耦合电抗器的漏感可以叠加到输出电感中，提高滤波效果。
(6)本发明的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器在输出最高电平(最低电平)和次最高电平(次最低电平)区域对应时间段内，对开关电容交替充放电，仅需要小容量的电容器即可保持电容器两端电压相对稳定。
附图说明
图1是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器拓扑结构原理图；
图2-1是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器处于第一工作模态时的拓扑图；
图2-2是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器处于第二工作模态时的拓扑图；
图2-3是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器处于第三工作模态时的拓扑图；
图2-4是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器处于第四工作模态时的拓扑图；
图2-5是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器处于第五工作模态时的拓扑图；
图2-6是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器处于第六工作模态时的拓扑图；
图2-7是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器处于第七工作模态时的拓扑图；
图2-8是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器处于第八工作模态时的拓扑图；
图2-9是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器处于第九工作模态时的拓扑图；
图2-10是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器处于第十工作模态时的拓扑图；
图2-11是本发明的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器处于第十一工作模态时的拓扑图；
图2-12是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器处于第十二工作模态时的拓扑图；
图2-13是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器处于第十三工作模态时的拓扑图；
图2-14是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器处于第十四工作模态时的拓扑图；
图3是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器仿真原理图；
图4是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器差模电压VAB，输出电压V0，输出电流i0波形图；
图5是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器等效漏感L1和L2上的电流波形图；
图6是本发明实施例的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器电容器C1和C2上的电压波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解该发明。
本发明提出一种新型九电平逆变器。该逆变器的2个开关电容，即第一电容器(C1)和第二电容器(C2)与输入侧直流源(Vin)串/并联，即通过控制开关导通实际上可以使得开关电容与直流源串联或者并联。在控制作用下，当第一电容器(C1)和第二电容器(C2)与直流源串联时，直流源电压与电容电压叠加后对负载放电，构成一种2倍升压结构。该逆变器工作在输出最高电平(最低电平)和次最高电平(次最低电平)区域对应时间段内，对开关电容交替充放电，有效避免其它类型基于开关电容的九电平逆变器在该区域时段内电容电压较大跌落的问题，因此在相同电容电压纹波情况下，本发明开关电容仅需要较小的容量。该逆变器利用单个反极性耦合电抗器的均压特性，以较少的元件实现输出电平电压数的增加，解决了经典九电平逆变器拓扑结构需要元件数量多的问题。
如图1所示，本发明实施例提供的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器，由直流源(Vin)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)、第六开关管(S6)、第七开关管(S7)、第八开关管(S8)、第九开关管(S9)、第十开关管(S10)、第十一开关管(S11)、第十二开关管(S12)、一个反接耦合电抗器(T)、第一电容器(C1)和第二电容器(C2)组成。第一电容器(C1)和第二电容器(C2)即为该逆变器的2个开关电容。设输出端口A为所述九电平逆变器输出正端，设输出端口B为所述九电平逆变器输出负端。
所述直流源(Vin)正极与所述线路第八开关管(S8)的发射极、所述线路第六开关管(S6)的集电极分别相连。
所述线路第八开关管(S8)的集电极与第一开关管(S1)、第三开关管(S3)的集电极相连。所述线路第一开关管(S1)的发射极与第二开关管(S2)的集电极相连。所述线路第三开关管(S3)的发射极与第四开关管(S4)的集电极相连。
所述反接耦合电抗器(T)左端的两个端口分别连接第一开关管(S1)的发射极以及第三开关管(S3)的发射极，所述反接耦合电抗器(T)右端的两个端口短接并与输出端口A相连。
所述第十开关管(S10)的发射极与第一开关管(S1)的集电极相连，所述第十开关管(S10)的集电极与第二电容器(C2)的正端相连。所述第二电容器(C2)的负端与第一电容器(C1)的正端相连。所述第一电容器(C1)的负端与第九开关管(S9)的发射极相连，所述第九开关管(S9)的集电极与第七开关管(S7)的发射极相连。
所述第六开关管(S6)的发射极与第二电容器(C2)的负端相连。所述第五开关管(S5)的集电极与第二电容器(C2)的负端相连。所述直流源(Vin)负极与第五开关管(S5)的发射极相连，所述直流源(Vin)负极与第七开关管(S7)的集电极相连。
所述第十一开关管(S11)的集电极与第二电容器(C2)的正端相连，所述第十一开关管(S11)的发射极与第十二开关管(S12)集电极相连。所述第十二开关管(S12)的发射极与第一电容器(C1)的负端相连。所述第十一开关管(S11)的发射极与输出端口B相连。其中，开关S1与开关S3的集电极交点为E点，开关S2与开关S4的发射极交点为F点。
本发明的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器，利用电容器的充放电特性，增加输出差模电平数量。另外两个开关电容器在相邻输出电压电平下，电容器的充电和放电交替出现，因此不会存在长时间放电的情况，而是在一个开关周期中完成一次电容器的充放电过程，保证了在降低了电容器的容量的同时，电容器两端电压衰减较小。
另一方面，除了使用开关电容器增加电平数量外，本发明还采用了反极性耦合电抗器进行均压，从而进一步增加电平数量。当开关S1，S4或S2，S3同时导通时，理想反极性耦合电抗器T对VEF进行均压，使得VEA＝VAF。
表1为本发明基于开关电容的2倍升压九电平逆变器在每种电平下的开关状态，其中“0”表示开关关断，“1”表示开关闭合。表1中，电容器栏中的“C”、“D”或“-”分别表示电容器已充电、放电或未改变。
表1
Figure BDA0002377352890000071
其中，VAB表示A、B两点间的电压。
图2表示对应表1的每种电平下的工作模态。
如图2-1所示，逆变器工作在第一模态时，开关管S1、开关管S3、开关管S6、开关管S7、开关管S9、开关管S10、开关管S12导通，开关管S2、开关管S4、开关管S5、开关管S8、开关管S11断开。此时，直流源对电容器C1进行充电，电容器C2参与放电。虚线部分表示充电回路，实线部分表示对负载的放电回路。A、B两点间的电压为2Vin。
如图2-2所示，逆变器工作在第二模态时，开关管S1、开关管S4、开关管S5、开关管S7、开关管S8、开关管S10、开关管S12导通，开关管S2、开关管S3、开关管S6、开关管S9、开关管S11断开。此时，直流源对电容器C2进行充电，电容器C1参与放电。虚线部分表示充电回路，实线部分表示对负载的放电回路。由于此时开关管S1、开关管S4同时导通，VEA＝VAF＝Vin/2。由基尔霍夫电压定律得VAB＝VAF+VC1＝3Vin/2，其中VC1是电容器C1的两端电压。A、B两点间的电压为3Vin/2。
如图2-3所示，逆变器工作在第三模态时，开关管S2、开关管S3、开关管S5、开关管S7、开关管S8、开关管S10、开关管S12导通，开关管S1、开关管S4、开关管S6、开关管S9、开关管S11断开。此时，直流源对电容器C2进行充电，电容器C1参与放电。虚线部分表示充电回路，实线部分表示对负载的放电回路。由于此时开关管S2、开关管S3同时导通，VEA＝VAF＝Vin/2。由基尔霍夫电压定律得VAB＝VAF+VC1＝3Vin/2，其中VC1是电容器C1的两端电压。A、B两点间的电压为3Vin/2。
如图2-4所示，逆变器工作在第四模态时，开关管S1、开关管S3、开关管S6、开关管S7、开关管S8、开关管S9、开关管S12导通，开关管S2、开关管S4、开关管S5、开关管S10、开关管S11断开。此时，直流源对电容器C1进行充电，电容器C2不工作。虚线部分表示充电回路，实线部分表示对负载的放电回路。A、B两点间的电压为Vin。
如图2-5所示，逆变器工作在第五模态时，开关管S1、开关管S4、开关管S6、开关管S7、开关管S8、开关管S9、开关管S12导通，开关管S2、开关管S3、开关管S5、开关管S10、开关管S11断开。此时，直流源对电容器C1进行充电，电容器C2不工作。虚线部分表示充电回路，实线部分表示对负载的放电回路。由于此时开关管S1、开关管S4同时导通，VEA＝VAF＝Vin/2。由基尔霍夫电压定律得VAB＝VAF＝Vin/2。A、B两点间的电压为Vin/2。
如图2-6所示，逆变器工作在第六模态时，开关管S2、开关管S3、开关管S6、开关管S7、开关管S8、开关管S9、开关管S12导通，开关管S1、开关管S4、开关管S5、开关管S10、开关管S11断开。此时，直流源对电容器C1进行充电，电容器C2不工作。虚线部分表示充电回路，实线部分表示对负载的放电回路。由于此时开关管S2、开关管S3同时导通，VEA＝VAF＝Vin/2。由基尔霍夫电压定律得VAB＝VAF＝Vin/2。A、B两点间的电压为Vin/2。
如图2-7所示，逆变器工作在第七模态时，开关管S2、开关管S4、开关管S6、开关管S7、开关管S8、开关管S9、开关管S12导通，开关管S1、开关管S4、开关管S5、开关管S10、开关管S11断开。此时，直流源对电容器C1进行充电，电容器C2不工作。虚线部分表示充电回路，实线部分表示对负载的放电回路。A、B两点间的电压为0。
如图2-8所示，逆变器工作在第八模态时，开关管S1、开关管S3、开关管S5、开关管S7、开关管S8、开关管S10、开关管S11导通，开关管S2、开关管S4、开关管S6、开关管S9、开关管S12断开。此时，直流源对电容器C2进行充电，电容器C1不工作。虚线部分表示充电回路，实线部分表示对负载的放电回路。A、B两点间的电压为0。
如图2-9所示，逆变器工作在第九模态时，开关管S2、开关管S3、开关管S5、开关管S7、开关管S8、开关管S10、开关管S11导通，开关管S1、开关管S4、开关管S6、开关管S9、开关管S12断开。此时，直流源对电容器C2进行充电，电容器C1不工作。虚线部分表示充电回路，实线部分表示对负载的放电回路。由于此时开关管S2、开关管S3同时导通，VEA＝VAF＝Vin/2。由基尔霍夫电压定律得VAB＝-VAF＝-Vin/2。A、B两点间的电压为-Vin/2。
如图2-10所示，逆变器工作在第十模态时，开关管S1、开关管S4、开关管S5、开关管S7、开关管S8、开关管S10、开关管S11导通，开关管S2、开关管S3、开关管S6、开关管S9、开关管S12断开。此时，直流源对电容器C2进行充电，电容器C1不工作。虚线部分表示充电回路，实线部分表示对负载的放电回路。由于此时开关管S1、开关管S4同时导通，VEA＝VAF＝Vin/2。由基尔霍夫电压定律得VAB＝-VAF＝-Vin/2。A、B两点间的电压为-Vin/2。
如图2-11所示，逆变器工作在第十一模态时，开关管S2、开关管S4、开关管S5、开关管S7、开关管S8、开关管S10、开关管S11导通，开关管S2、开关管S3、开关管S6、开关管S9、开关管S12断开。此时，直流源对电容器C2进行充电，电容器C1不工作。虚线部分表示充电回路，实线部分表示对负载的放电回路。A、B两点间的电压为-Vin。
如图2-12所示，逆变器工作在第十二模态时，开关管S2、开关管S3、开关管S6、开关管S7、开关管S8、开关管S9、开关管S11导通，开关管S1、开关管S4、开关管S5、开关管S10、开关管S12断开。此时，直流源对电容器C1进行充电，电容器C2参与放电。虚线部分表示充电回路，实线部分表示对负载的放电回路。由于此时开关管S2、开关管S3同时导通，VEA＝VAF＝Vin/2。由基尔霍夫电压定律得VAB＝-VAF-VC2＝-3Vin/2，其中VC2是电容器C2的两端电压。A、B两点间的电压为-3Vin/2。
如图2-13所示，逆变器工作在第十三模态时，开关管S1、开关管S4、开关管S6、开关管S7、开关管S8、开关管S9、开关管S11导通，开关管S2、开关管S3、开关管S5、开关管S10、开关管S12断开。此时，直流源对电容器C1进行充电，电容器C2参与放电。虚线部分表示充电回路，实线部分表示对负载的放电回路。由于此时开关管S1、开关管S4同时导通，VEA＝VAF＝Vin/2。由基尔霍夫电压定律得VAB＝-VAF-VC2＝-3Vin/2，其中VC2是电容器C2的两端电压。A、B两点间的电压为-3Vin/2。
如图2-14所示，逆变器工作在第十四模态时，开关管S2、开关管S4、开关管S5、开关管S8、开关管S9、开关管S10、开关管S11导通，开关管S1、开关管S3、开关管S6、开关管S7、开关管S12断开。此时，直流源对电容器C2进行充电，电容器C1参与放电。虚线部分表示充电回路，实线部分表示对负载的放电回路。A、B两点间的电压为-2Vin。
图3是本发明的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器仿真原理图。其中L1和L2是反极性耦合电抗器T的漏感，在仿真中设置L1＝L2＝50μH。C1和C2是开关电容器，设置两者大小相等，均为1mF。使用LC滤波策略进行滤波，其中Lf是滤波电感设置值为225μH，Cf是滤波电容设置值为4μF。阻抗采用纯阻性负载，其值设置为20Ω。值得注意的是，反极性耦合电抗器的漏感L1和L2可以等效并联叠加到输出电感上。iL1和iL2分别为流过漏感L1和L2上的电流，i0是流过负载的电流，V0是负载两端的电压。存在如下关系：
iL1＝iL2
因此，流过漏感L1和L2的电流实际仅为母线电流的一半。流过反极性耦合电抗器铜线上的电流减半，降低了反极性耦合电抗器的铜损。
图4是本发明的基于开关电容的2倍升压九电平逆变器差模电压VAB，输出电压V0，输出电流i0波形图。图4是利用图3的仿真原理图仿真得到，同时设置输入直流电压Vin＝120V，输出正弦电压峰值为220V，开关频率为20kHz，基波频率为50Hz。在图四中，逆变器输出的差模电平电压VAB呈现九电平状态，验证了提出拓扑的可行性。同时输出了更接近正弦的输出电压与输出电流，而差模电平电压VAB的每个电平呈现微微曲线状态，这是由于反极性耦合电抗器的漏感L1和L2可以等效并联叠加到输出电感上，实际上在A点前有一个等效的电感值，因此电压VAB呈现如图4所示情况，这对输出的电能质量起到促进作用。
流过漏感L1、L2的电流iL1和iL2如图5所示。交错结构使得漏感上的电流仅为母线电流的一半,降低了耦合电抗器上的铜损。此时，电容器C1上的电压VC1如图6。由于VC1与VC2对称，因此未描述VC2。在开关电容器C1和C2仅为1mF时，电容器两端电压波动不大，证明了该拓扑具有降低开关电容器容量而保证电容器两端电压依旧稳定。
以上对本发明的具体实施例进行了描述，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员在此基础上作出的各种变化，均属于本发明的实质保护范围。
本文中所描述的具体实例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种基于开关电容的2倍升压九电平逆变器，其特征在于：由直流源(Vin)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)、第六开关管(S6)、第七开关管(S7)、第八开关管(S8)、第九开关管(S9)、第十开关管(S10)、第十一开关管(S11)、第十二开关管(S12)、一个反接耦合电抗器(T)、第一电容器(C1)和第二电容器(C2)组成，
设输出端口A为所述九电平逆变器输出正端，设输出端口B为所述九电平逆变器输出负端；
所述直流源(Vin)正极与所述线路第八开关管(S8)的发射极、所述线路第六开关管(S6)的集电极分别相连；
所述线路第八开关管(S8)的集电极与第一开关管(S1)、第三开关管(S3)的集电极相连；所述线路第一开关管(S1)的发射极与第二开关管(S2)的集电极相连；所述线路第三开关管(S3)的发射极与第四开关管(S4)的集电极相连；
所述反接耦合电抗器(T)左端的两个端口分别连接第一开关管(S1)的发射极以及第三开关管(S3)的发射极，所述反接耦合电抗器(T)右端的两个端口短接并与输出端口A相连；
所述第十开关管(S10)的发射极与第一开关管(S1)的集电极相连，所述第十开关管(S10)的集电极与第二电容器(C2)的正端相连；所述第二电容器(C2)的负端与第一电容器(C1)的正端相连；所述第一电容器(C1)的负端与第九开关管(S9)的发射极相连，所述第九开关管(S9)的集电极与第七开关管(S7)的发射极相连；
所述第六开关管(S6)的发射极与第二电容器(C2)的负端相连；所述第五开关管(S5)的集电极与第二电容器(C2)的负端相连；所述直流源(Vin)负极与第五开关管(S5)的发射极相连，所述直流源(Vin)负极与第七开关管(S7)的集电极相连；
所述第十一开关管(S11)的集电极与第二电容器(C2)的正端相连，所述第十一开关管(S11)的发射极与第十二开关管(S12)集电极相连；所述第十二开关管(S12)的发射极与第一电容器(C1)的负端相连；所述第十一开关管(S11)的发射极与输出端口B相连；
第一电容器(C1)和第二电容器(C2)与直流源(Vin)串联或并联，当第一电容器(C1)和第二电容器(C2)与直流源(Vin)串联时，直流源电压与电容电压叠加后对负载放电，构成一种2倍升压结构。
2.根据权利要求1所述基于开关电容的2倍升压九电平逆变器，其特征在于：当工作在输出最高电平/最低电平和次最高电平/次最低电平区域对应时间段内时，对第一电容器(C1)和第二电容器(C2)交替充放电，避免电容电压跌落。
3.根据权利要求1或2所述基于开关电容的2倍升压九电平逆变器，其特征在于：设“0”表示开关关断，“1”表示开关闭合，“C”、“D”或“-”分别表示电容器已充电、放电或未改变，在每种电平下的开关状态如下表，
Figure FDA0002377352880000021
其中，VAB表示A、B两点间的电压。
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