近年來，隨著光伏逆變器以及儲能行業的熱度持續高漲，人們對高效太陽能逆變器、PCS等功率變換的需求越來越大，但低成本、高效率的解決方案是所有廠家永恆的追求。為了實現這一目標，不僅逆變器，連DCDC級的拓撲（例如MPPT電路）都必須是低成本和高效的。 兩電平和三電平的升壓變換器通常用於光伏逆變器。相比於兩電平的方案，三電平拓撲的解決方案能夠降低半導體器件的電壓應力和輸出電壓紋波，因此可以減小電感器的尺寸。由於三電平拓撲在運行時，開關電壓電平是直流母線電壓的一半，因此可以使用開關速度更快、成本更低的低壓半導體。 1. 什麼是三電平拓撲 常見的三電平的拓撲有三種，分別是二極體鉗位型、飛跨電容型、對稱式三電平拓撲。本篇文章以飛跨電容型三電平拓撲（如圖1）為例進行分析。所謂飛跨電容，即指跨接在D1、D2中點和T1、T2中點之間的電容CFC。飛跨電容升壓拓撲結構通過飛跨電容（CFC）產生第三電壓電平，充電至輸出電壓的一半。 2. 飛跨電容升壓拓撲詳細分析 在飛跨電容升壓變換器中，換向迴路包括電容器。從換向的角度來看，電容器可以被認為是零阻抗。它在換向迴路中的主要作用是使兩個外部半導體相互抵消。有了這個偏移，三電平飛跨電容升壓變換器可以被視為兩個獨立的升壓變換器，其中外部的換向迴路包括直流母線電容、外部二極體、飛跨電容器和外部開關。內部換向迴路包括飛跨電容器、內部二極體和內部開關。兩個換向迴路如圖2所示。 圖2 換向迴路 一般來說，電壓電平的數量理論上是無限的，但在實際中使用了三個、四個或五個電平。n電平解決方案中的附加電平可以通過在三電平轉換器中添加額外的外部換相環路來實現。每個增加的升壓變換器的換向迴路將類似於圖2上的綠色迴路。電壓電平的數量可以計算如下：
a 是換向迴路的個數，飛跨電容的電壓可以用下式計算： b 是給定的換向單元的數量，第一個迴路通常指最外層的迴路。 在三電平飛跨電容升壓變換器的工作中，有四種不同的模式。在正常運行過程中，飛跨電容的電壓是輸出電壓的一半，並且電感電流是連續的。 在第一種模式中，兩個開關管（T1、T2）都斷開，電流通過兩個二極體，工作於續流模式。在這種模式下，飛跨電容的電壓不變，電感電流減小，輸出電壓增大。     如果? < 0.5，在這種情況下，不存在模式4，運行如下： …→模式1→模式2→模式1→模式3→… 如果? > 0.5，運行將是： …→模式4→模式2→模式4→模式3→… 如果? = 0.5： …→模式2→模式3→模式2→模式3→… 最常用的模式是當?＜0.5
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