多电平逆变器(Multilevel Inverter,MLI)因其具有更多的输出电压电平数量,可以减小输出波形的总谐波畸变(Total Harmonic Distortion,THD),进而提高输出电能质量,缩小滤波器尺寸等优点,被广泛应用于分布式光伏发电等可再生能源利用领域。传统MLI由于存在拓扑结构复杂、控制难度较大和不具备升压能力等缺点,一定程度上限制了它们的应用范围。针对这些问题,本文结合开关电容(Switched-Capacitor,SC)原理,提出一系列具有升压能力和电容自平衡能力的开关电容多电平逆变器,具有开关器件少、功率密度大、输出电平多和调制策略简单等优点,更加适用于分布式光伏发电等低压输入源的应用场合。论文的主要研究动机和创新点包括:1.针对传统多电平逆变器扩展结构复杂、需要额外的独立直流电源等缺点,提出一种单输入的模块化扩展开关电容多电平逆变器。该逆变器通过控制电源与电容的串并联转换实现多电平输出和升压增益。无需额外的电压平衡控制即可实现电容的自平衡,调制策略简单,具备独立带感性负载能力。2.为进一步增加逆变器的输出电平、减少器件的使用数量,提出一种中点钳位开关电容多电平逆变器。拓扑利用母线钳位电容分割电源电压,使得逆变器每增加一个开关电容模块即可增加4个输出电压电平,各开关对之间的互补工作机制简化了逆变器的调制策略。3.为实现逆变器在输出较多电平的同时,具备较强的电压提升能力,提出一种高增益开关电容多电平逆变器。通过控制两个电容的不等值充电,可同时实现逆变器的九电平电压输出和4倍升压增益,并且具有单直流电源输入和开关器件少等优点。4.针对上述提出的逆变器中,因其较高升压导致的开关管电压应力大,从而被限制在中低压应用场合的问题,提出一种降低器件电压应力的开关电容多电平升压逆变器。拓扑取消了用于输出极性转换的后级H桥式设计,有效降低了开关管的电压应力,更加适用于高压大功率场合。