随着环境污染和能源短缺加剧,光伏发电凭借其清洁,安全,可靠的特点,受到广泛关注。光伏逆变器作为光伏发电系统中重要的组成部分,影响着整个系统运行的稳定性和工作效率。其中多电平逆变器能够输出多个电平的电压阶梯波,具有输出波形质量高,开关器件电压应力低,电磁干扰小等优点,在光伏发电领域得到广泛的应用。本文结合光伏发电系统中存在多个直流输入电源的特点,将开关电容技术应用于多电平逆变器,提出一系列多输入端口开关电容多电平逆变器,作为光伏发电和配电系统的结合点。所提逆变器具有结构简单、功率器件少、电容电压自平衡等优点,同时逆变器多输入端口的结构在光伏发电等存在多个输入电源的领域应用更加灵活。论文主要研究内容包括:1.针对传统多电平逆变器结构复杂,器件数较多的问题,提出一种双输入开关电容九电平逆变器。所提逆变器具有两个输入端口,利用两个电源与一个电容的串并联组合输出九电平电压波形。所提九电平逆变器减少开关器件的数量,降低逆变器成本和体积。2.上述双输入逆变器直流侧输入端口固定且不具备扩展能力。基于此,提出一种扩展型多输入端口开关电容多电平逆变器,所提逆变器具有多个输入端口,在光伏发电等存在多个输入电源的领域应用更加灵活,并且逆变器中电容每个周期都被充电到固定电压值,具有电容电压自平衡的优点。3.为了满足光伏发电中的升压需求,提出一种模块化高增益开关电容多电平逆变器。所提逆变器由前级两个可扩展开关电容变换器和后级电压极性转换电路组成。逆变器利用六开关结构代替传统H桥结构实现前级变换器输出电压组合和电平极性转换,并能够通过选择两个输入电源为对称电源或不对称电源输出所需电压电平数。所提逆变器具有输出电平数多,电压增益高,开关器件少,电容电压自平衡等优点。论文对一系列多输入端口开关电容多电平逆变器的拓扑结构,工作原理进行分析,并设计所提逆变器的调制策略,对逆变器中电容参数和电路损耗进行计算。最后通过仿真和实验验证所提逆变器结构的正确性与可行性。