اینورتر نه‌سطحی دوبرابرکننده ترکیبی با tsv کاهش‌یافته و بیشینه دشارژ پیوسته کوتاه و غیرتکراری

در این مقاله یک ساختار نوین برای اینورتر نه‌سطحی مبتنی بر کلیدزنی خازنی با قابلیت افزایش دوبرابری ولتاژ ارائه می‌شود. ساختار پیشنهادی با استفاده از یازده کلید و دو خازن، تولید سطوح افزاینده با ریپل کم و تنش محدود بر عناصر نیمه‌هادی را فراهم می‌سازد؛ به‌گونه‌ای که بیشینه تنش ولتاژ هر کلید به 0.5vmax و مجموع ولتاژ مسدودکنندگی مجموعه به 4.5vmax محدود می‌شود. تعریف مسیرهای شارژ مستقل، حذف دیودهای جانبی و سطوح شارژ زیاد همراه با تعداد و بازه دشارژ پیوسته کم، بدون نیاز به افزایش مقاومت پارازیتی در حلقه‌های شارژ، منجر به شارژ نرم و کاهش جریان هجومی می‌گردد. همچنین استفاده از مدولاسیون شیفت‌سطحی که در آن تغییر وضعیت کلیدها تنها در نقاط تغییر سطح انجام می‌شود، موجب کوتاه و غیرتکراری شدن دوره دشارژ پیوسته خازن‌ها شده و در نتیجه با تفکیک حلقه‌های شارژ، تعادل خودکار ولتاژ خازن‌ها و کاهش ریپل ولتاژ فراهم می‌شود. ساختار پیشنهادی از نظر توسعه‌پذیری نیز کارآمد بوده و با افزودن واحدهای تکرارشونده، امکان افزایش تعداد سطوح یا بهره ولتاژ فراهم می‌شود؛ درحالی‌که مقدار mbv حفظ شده و tsv نیز در محدوده کنترل‌شده باقی می‌ماند. مقایسه با ساختارهای مرسوم نشان می‌دهد که این طرح به دلیل تعداد کمتر عناصر، تنش ولتاژ پایین‌تر، هزینه و حجم کمتر، تعادل خودکار ولتاژ خازن‌ها بدون نیاز به حسگر یا کنترل کمکی و عملکرد مناسب تحت شرایط بار مختلف، مزایای قابل‌توجهی دارد. نتایج شبیه‌سازی و آزمایشگاهی نیز صحت عملکرد ساختار پیشنهادی را تایید می‌کنند.