انجمن علمی مهندسی حرارتی و برودتی ایران نشریه انرژی های تجدیدپذیر و نو 2423-4931 مقالات آماده انتشار 2026 02 06 A 19-level inverter with ninefold voltage boost, RSS soft-charging and hybrid PWM for low voltage stress and reduced cost اینورتر ۱۹ ‌سطحی با بهره ۹ برابری، شارژ نرم و مدولاسیون ترکیبی برای کاهش تنش ولتاژ و هزینه 239868 FA حسین منصوری زاده گروه مهندسی برق، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران 0009-0004-0575-5055 مجید حسین پور گروه مهندسی برق، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران 0000-0001-5074-4604 علی سیفی گروه مهندسی برق، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران 0000-0001-9301-0010 Journal Article 2025 10 05 A 19-level switched-capacitor inverter topology is presented in this paper with the objectives of reducing the number of components, achieving high voltage gain, and minimizing voltage ripple. The proposed structure consists of 12 switches, six capacitors, and six diodes. Due to the low voltage stress on the devices, the reduced number of power switches, and the use of diodes, the overall cost of the inverter is decreased. The capacitor cost is a function of both the rated voltage and the capacitance. In the proposed topology, the rated voltage of capacitors is relatively low owing to the appropriate arrangement of switched-capacitor units. Also, the proposed inverter supports redundant switching states (RSS) for charging all the switched-capacitor units. These states, combined with the proposed hybrid pulse-width modulation (HPWM) technique, minimize the longest continuous discharging period (LDP) of the capacitors. The accelerated completion of continuous capacitor discharging and subsequent recharging at more voltage levels contributes to a significant reduction in both voltage ripple and inrush current, and the capacitor size . The proposed structure is thoroughly analyzed, including circuit description, the proposed modulation method, capacitor sizing, and power loss evaluation. Moreover, the inverter is compared with similar structures in terms of both qualitative and quantitative aspects. For a more comprehensive assessment, a cost comparison based on the actual device cost is also provided. Finally, the proposed inverter has been experimentally implemented in the laboratory, and both steady-state and dynamic performance have been investigated. The corresponding experimental results are presented to validate the analysis. یک ساختار اینورتر 19 سطحی کلیدزنی خازنی با هدف کاهش عناصر اینورتر، بهره بالا و کاهش ریپل ولتاژ در این مقاله ارائه شده است. ساختار پیشنهادی شامل دوازده کلید، شش خازن و شش دیود است. به دلیل تنش ولتاژ کم ادوات، کاهش تعداد کلیدهای قدرت و استفاده از دیودها، هزینه اینورتر کاهش پیدا کرده است. همچنین هزینه خازن تابع ولتاژ نامی و ظرفیت هر خازن است. ولتاژ نامی خازن‌های ساختار پیشنهادی به دلیل ترکیب مناسب واحدهای کلیدزنی خازنی کم است. همچنین ساختار پیشنهادی، قابلیت حالات کلیدزنی اضافی (RSS) برای شارژ کل واحدهای کلیدزنی خازنی دارد. این حالات با استفاده از مدولاسیون پهنای پالس ترکیبی (HPWM) پیشنهادی مقاله استفاده شده و باعث به حداقل رساندن بیشینه دوره دشارژ پیوسته (LDP) کل خازن‌های ساختار شده است. اتمام سریعتر دشارژ پیوسته خازن و شارژها در سطوح بیشتر، باعث کاهش ریپل ولتاژ و جریان هجومی شده است. درنتیجه ظرفیت خازن‌های ساختار پیشنهادی کاهش یافته است. شرح مدار ساختار پیشنهادی، روش مدولاسیون پیشنهادی، تعیین ظرفیت خازن‌ها و تحلیل محاسبات تلفات انجام شده است. همچنین اینورتر پیشنهادی از نظر ابعاد مختلف کمی و کیفی با ساختارهای مشابه مقایسه شده و همچنین برای تحلیل دقیق، مقایسه هزینه واقعی نیز بر اساس هزینه عناصر افزوده شده است. نتایج بیانگر بهینه بودن ساختار پیشنهادی و هزینه کمتر آن است. اینورتر پیشنهادی در آزمایشگاه پیاده‌سازی شده و بررسی‌ها مختلف شرایط مانا و پویا بر روی آن انجام شده و نتایج اضافه شده‌اند.