انجمن علمی مهندسی حرارتی و برودتی ایران نشریه انرژی های تجدیدپذیر و نو 2423-4931 13 1 2026 04 21 A 13-Level Inverter Based on Switched-Capacitor With Modified Hybrid Phase Shifted Modulation اینورتر 13 سطحی مبتنی بر کلیدزنی خازنی با مدولاسیون شیفت فاز ترکیبی اصلاح شده 25 36 230392 10.22034/jrenew.2026.230392 FA حسین منصوری زاده گروه مهندسی برق، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران مجید حسین پور گروه مهندسی برق، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران 0000-0001-5074-4604 شهاب ساجدی دانشگاه کالج دوبلین، دوبلین، ایرلند Journal Article 2024 10 27 In this paper, a new structure for a multi-level switched-capacitor inverter with a combined phase shift switching method is proposed to reduce the number of components and voltage ripple and charging current of capacitors. The proposed structure combines a switching capacitor unit (SC) and a flying capacitor unit (FC). The advantages of the proposed structure include reducing number of devices, simplifying control, providing voltage boosting capability, and reducing voltage ripple and inrush current of capacitors with the proposed combined phase shift modulation. Applying the proposed modulation leads to the reduction of the maximum continuous discharge period. It reduces the voltage ripple and inrush current of the capacitors, which ultimately causes an effective reduction of the ripple and conductive losses. Ten switches, two diodes, and three capacitors are used to create 13 levels. The proposed structure, which has fewer devices than other 13-level inverters, does not require a capacitor with a high-rated voltage. The flying capacitor used in the proposed structure can naturally be balanced at half of the input DC voltage (0.5Vdc). Following the simple control of the voltage balance of the capacitors, this structure requires only five switching signals, which reduces the overall system cost. The circuit's performance, the proposed modulation scheme, the capacitors' automatic balancing, and their charging and discharging process have been investigated. Numerical comparison with recent 13-level inverters, shows the advantages of simple control, cost-effectiveness,, reduced voltage ripple and inrush current. Finally, simulation results are presented and analyzed to verify the validity of the proposed structure. در این مقاله یک ساختار جدید برای اینورتر چندسطحی کلیدزنی خازنی با روش کلیدزنی شیفت فاز ترکیبی با هدف کاهش تعداد اجزا و ریپل ولتاژ و جریان شارژ خازن‌ها پیشنهاد شده است. ساختار پیشنهادی ترکیبی از یک واحد کلیدزنی خازنی (SC) و واحد خازن شناور (FC) است. مزایای ساختار پیشنهادی شامل کاهش تعداد ادوات، کنترل ساده، قابلیت افزایندگی 3 برابری ولتاژ، کاهش ریپل ولتاژ و جریان هجومی خازن‌ها با مدولاسیون شیفت فاز ترکیبی پیشنهادی است. اعمال مدولاسیون پیشنهادی منجر به کاهش بیشینه دوره دشارژ پیوسته شده و ریپل ولتاژ و جریان هجومی خازن‌ها را کاهش‌ می‌دهد که نهایتاً باعث کاهش موثر تلفات ریپل و هدایتی می‌شود. برای ایجاد 13 سطح از ده کلید، دو دیود و سه خازن استفاده می‌شود. ساختار پیشنهادی با تعداد ادوات کمتر در مقایسه با اینورترهای 13 سطحی دیگر، نیازی به خازن با ولتاژ نامی زیاد ندارد. خازن شناور استفاده شده در ساختار پیشنهادی به طور طبیعی می‌تواند در نصف ولتاژ DC ورودی (0.5Vdc) به تعادل برسد. به دنبال کنترل ساده در تعادل ولتاژ خازن‌ها، این ساختار تنها به پنج سیگنال کلیدزنی نیاز دارد که منجر به کاهش هزینه کلی سیستم می‌شود. عملکرد مدار، طرح مدولاسیون پیشنهادی، تعادل خودکار خازن‌ها و فرایند شارژ و دشارژ آن‌ها بررسی شده است. پس از آن، مقایسه عددی با اینورتر‌های 13 ‌سطحی‌ ارائه شده اخیر انجام شده است که مزایای کنترل ساده، مقرون‌به‌صرفه بودن و کاهش ریپل ولتاژ و جریان هجومی خازن‌ها را نشان می‌دهد. در نهایت، برای تأیید صحت عملکرد ساختار پیشنهادی، نتایج شبیه‌سازی ارائه و بررسی شده است. https://www.jrenew.ir/article_230392_6d9947b35046bd4f92a419f0a1666feb.pdf