文献综述
1.1课题研究背景
近年来，随着电力电子技术的不断发展，用电设备对电源的供电质量有了更高的要求。在需要进行交直流变换的场合，电力电子逆变器是核心设备之一。并且，随着环境污染问题日益严重，清洁能源的应用受到广泛关注，光伏发电因其具有分布广泛、生产过程清洁、安全可靠、维护方便等优点得到了广泛应用。在光伏发电系统中，电力电子逆变器是光伏发电系统的核心设备。为了满足用电设备对电源质量的要求，减小电网电压的波形畸变，电力电子逆变器多采用正弦波逆变器，其电平中多逆变器由于其输出波形质量好、输出电压谐波含量小、开关器件的电压应力低以及需要的输出滤波器较小等优点，在各个领域中都具有重要的应用前景。
传统的多电平逆变器主要分为三类：中点钳位型逆变器、飞跨电容型逆变器、级联式H桥逆变器。钳位型逆变器使用大量钳位二极管或钳位电容提高输出电平数量，但是其电路结构较为复杂，增加了控制难度，并且存在电容均压的问题；飞跨电容逆变器所使用的电容器数量会随着电平级数的增加而急剧增加；级联H桥型逆变器通过级联模块化结构得到更高数量的输出电平，但是其需要大量的开关器件以及独立的直流输入电源。传统电力电子逆变器的输入输出电压大小在同一个等级，在需要输出电压比电源电压高的场合，输出需要经过boost电路或者变压器。随着输出功率的提升，电路所需要的电感大小和变压器的铁心质量会大大提升，为了解决这个问题，我们使用开关电容结构的逆变器。开关电容结构是一种典型的无磁性结构，其由一定数量的开关器件和分压电容组成，通过开关控制电容的工作状态，实现电能的传递与转换，具有体积小、效率高、功率密度大等优点。这种逆变器通过较少的开关器件产生更高数量的输出电平，并且由于电容固有的升压能力，其能将直流输入侧直接连接到交流输出侧，减少了中间升压环节，提高了逆变效率。
1.2国内外发展及现状
1.2.1主电路拓扑结构
开关电容技术最初由一个日本研究机构Kumamoto提出,该结构可将电压非可调的直流电变换为电压可调的直流电，是第一代开关电容结构。
近年来，在电力电子技术的推动下，国内外学者提出了一系列开关电容多电平逆变器结构。
2012年，东京理工大学的HinagoYouhei提出了一种开关电容七电平逆变器，提出的逆变器拓扑结构如图1所示。该逆变器通过电源对电容的并联充电、串联放电的方式，实现七电平输出。并且通过对开关电容结构的扩展，该逆变器结构可以输出更多的电平。
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