单抽头电感Z源逆变器制造技术

技术编号:13054785 阅读:68 留言:0更新日期:2016-03-23 18:05
单抽头电感Z源逆变器,属于逆变器技术领域,为解决现有Z源逆变器直通时间受限导致升压能力较小、器件电压应力大、不共地以及启动时产生谐振电流的问题。单抽头电感Z源网络包括电容C、抽头电感L、二极管D1、D2、D3和绝缘栅双极型晶体管;直流电源正极输出端连接抽头电感L正极端,抽头电感L中心抽头连接二极管D1阳极,抽头电感L负极端连接二极管D3阳极,二极管D1阴极同时连接三相逆变器正极输入端、二极管D3阴极、二极管D2阳极和绝缘栅双极型晶体管发射极,绝缘栅双极型晶体管集电极同时连接二极管D2阴极和电容C一端,电容C另一端同时连接直流电源负极输出端和三相逆变器负极输入端。本发明专利技术用于交流供电电源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于逆变器

技术介绍
电压源逆变器作为交流供电电源广泛应用于交流电机驱动系统、UPS、感应加热系 统、电池分布式交流电源、静态无功发生器等领域。传统的=相电压源逆变器,是通过逆变 器将直流转化为交流对负载进行供电,但是由于传统逆变电源无法实现升压控制,其应用 场合受到很多限制,并且为了防止桥臂直通造成器件损坏,需要设置死去时间,运样会影响 输出波形质量,增加谐波含量。 为了解决上述问题提出了Z源逆变器,如图1所示,它具有输入电源灵活、不需要 大容量储能元件、结构紧凑、体积小、效率高的特点,两路电感起到双级滤波和限流的作用, 允许逆变桥桥臂开路和短路,并依靠其实现升降压功能,不仅保持了输出参考电压不变,还 解决了死区问题,改善了输出电压质量。然而,现有的Z源逆变器在理论上仍存在一定的局限性和不足:(1)升压能力受 到直通时间的限制,直通时间过大会导致输出电压谐波含量增大;(2)无法实现共地;(3) 直流电源输入电流断续;(4)对器件产生较大电压应力;(5)在启动时,直流电源会与Z源 电容和反并联二极管构成通路,产生较大的谐振电流,导致器件损坏,因此应用范围受到限 制。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有Z源逆变器直通时间受限导致升压能力较小、器件电 压应力大、不共地W及启动时产生谐振电流的问题,提供了一种单抽头电感Z源逆变器。本专利技术所述单抽头电感Z源逆变器,它包括S相逆变器和输出滤波器,它还包括 单抽头电感Z源网络,直流电源输出端连接单抽头电感Z源网络的输入端,单抽头电感Z源 网络的输出端连接=相逆变器的输入端,=相逆变器的输出端连接输出滤波器的输入端, 输出滤波器的输出端输出电压为负载供电; 阳007]所述单抽头电感Z源网络包括电容C、抽头电感L二极管Dl、二极管D2、二极管D3 和绝缘栅双极型晶体管Sl;直流电源的正极输出端连接抽头电感L的正极端,抽头电感L的中屯、抽头连接二 极管Dl的阳极,抽头电感L的负极端连接二极管D3的阳极,二极管Dl的阴极同时连接= 相逆变器的正极输入端、二极管D3的阴极、二极管D2的阳极和绝缘栅双极型晶体管的发射 极,绝缘栅双极型晶体管的集电极同时连接二极管D2的阴极和电容C的一端,电容C的另 一端同时连接直流电源的负极输出端和=相逆变器的负极输入端。 本专利技术的优点: 本专利技术将单抽头电感和单电容结合,形成新型的Z源网络,通过改变抽头电感的 应比可W实现较小的直通时间产生较大的电压增益,解决了共地问题,减小了电压应力,抑 制了启动时产生的谐振电流,并通过使用绝缘栅双极晶体管实现=相逆变器输入电压的有 源嵌位,实现了在直通时开关器件的准零电压、准零电流开通,减小了开关损耗。运些优点 使单抽头电感Z源逆变器更适合应用在新能源供电系统。 本专利技术针对传统Z源逆变器的电流断续问题,提出两种升压模式,可通过电感值 的选取实现电流连续升压模式和电流断续升压模式,在电流断续的情况下产生更高的升压 能力,有效地结合了两种电流运行模式。 本专利技术在现有Z源逆变器主电路拓扑结构的基础上经过改进获得,它克服了传统 Z源逆变器升压能力小、电压应力大W及启动时电流大的问题,并且增加有源巧位功能,减 小了开关损耗,通过将两证电流运行模式相结合,可W利用各自的优点,将=相逆变器负极 输出端与电源地相连,减小了电磁干扰,增加了电路的可靠性。【附图说明】 图1是现有技术的Z源逆变器的拓扑结构图; 图2是本专利技术所述单抽头电感Z源逆变器的拓扑结构图; 图3是图2为直通状态时,单抽头电感Z源逆变器的等效电路图; 图4是图2为非直通状态时,单抽头电感Z源逆变器的等效电路图; 图5是本专利技术所述单抽头电感Z源逆变器电压空间矢量分布图; 图6是本专利技术所述单抽头电感Z源逆变器电压空间矢量的参考矢量合成图; 图7是在现有矢量控制基础上增加有源巧位的修改SVPWM控制开关状态示意图; 图8是仿真中连续模式下S相逆变器输入端电压Ui图; 图9是仿真中连续模式下电容C的电压图; 图10是仿真中放大50倍Sl开关信号与Sl集射电压图; 图11是仿真中连续模式下输出线电压IU图; 图12是仿真中连续模式下电源输出电流图; 图13是仿真中断续模式下S相逆变器输入电压Ui图; 图14是仿真中断续模式下电容C电压图; 图15是仿真中断续模式下输出线电压IU图; 图16是仿真中断续模式下电源输出电流图。【具体实施方式】【具体实施方式】 一:下面结合图2-图4说明本实施方式,本实施方式所述单抽头电 感Z源逆变器,它包括S相逆变器1和输出滤波器2,它还包括单抽头电感Z源网络3,直流 电源输出端连接单抽头电感Z源网络3的输入端,单抽头电感Z源网络3的输出端连接= 相逆变器1的输入端,=相逆变器1的输出端连接输出滤波器2的输入端,输出滤波器2的 输出端输出电压为负载供电; 所述单抽头电感Z源网络3包括电容C、抽头电感L二极管Dl、二极管D2、二极管 D3和绝缘栅双极型晶体管Sl; 直流电源的正极输出端连接抽头电感L的正极端,抽头电感L的中屯、抽头连接二 极管Dl的阳极,抽头电感L的负极端连接二极管D3的阳极,二极管Dl的阴极同时连接= 相逆变器I的正极输入端、二极管D3的阴极、二极管D2的阳极和绝缘栅双极型晶体管的发 射极,绝缘栅双极型晶体管的集电极同时连接二极管D2的阴极和电容C的一端,电容C的 另一端同时连接直流电源的负极输出端和=相逆变器1的负极输入端。 本实施方式中,针对现有Z源逆变器进行改进,通过单抽头电感和单电容形成新 的Z源结构,通过增加直通矢量占空比和改变抽头电感应比来提高升压能力,其工作原理 为:将抽头电感Z源逆变器中绝缘栅双极型晶体管Sl关断,使=相逆变器1上、下桥臂直 通,此时单抽头电感Z源网络3与=相逆变器1断开连接,为直通状态,此时直流电源给抽 头电感充电,同时电感对电流起到限流作用,此时等效电路图如图3所示。当=相逆变器1 处于正常工作状态,开通绝缘栅双极型晶体管Sl,此时单抽头电感Z源网络3与=相逆变器 1同时为负载提供能量,为非直通状态;此时单抽头电感Z源网络3与电源同时给输出电路 提供能量,此时等效电路图如图4所示。【具体实施方式】 二:下面结合图2-图4说明本实施方式,本实施方式对实施方式一 作进一步说明,该单抽头电感Z源逆变器的升压控制模式的调制方法为: 设置单抽头电感Z源逆变器包括两种状态: 状态一、直通状态:关断绝缘栅双极型晶体管SI,使=相逆变器1的上、下桥臂直 通,此时单抽头电感Z源网络3与=相逆变器1断开连接; 状态二、非直通状态:使=相逆变器1处于正常工作状态,开通绝缘栅双极型晶体 管SI,此时单抽头电感Z源网络3与=相逆变器1同时为负载提供能量; 设定在一个开关周期T中,状态一的持续当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
单抽头电感Z源逆变器

【技术保护点】
单抽头电感Z源逆变器,它包括三相逆变器(1)和输出滤波器(2),其特征在于,它还包括单抽头电感Z源网络(3),直流电源输出端连接单抽头电感Z源网络(3)的输入端,单抽头电感Z源网络(3)的输出端连接三相逆变器(1)的输入端,三相逆变器(1)的输出端连接输出滤波器(2)的输入端,输出滤波器(2)的输出端输出电压为负载供电;所述单抽头电感Z源网络(3)包括电容C、抽头电感L、二极管D1、二极管D2、二极管D3和绝缘栅双极型晶体管S1;直流电源的正极输出端连接抽头电感L的正极端,抽头电感L的中心抽头连接二极管D1的阳极,抽头电感L的负极端连接二极管D3的阳极,二极管D1的阴极同时连接三相逆变器(1)的正极输入端、二极管D3的阴极、二极管D2的阳极和绝缘栅双极型晶体管的发射极,绝缘栅双极型晶体管的集电极同时连接二极管D2的阴极和电容C的一端,电容C的另一端同时连接直流电源的负极输出端和三相逆变器(1)的负极输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:刘洪臣纪玉亮
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学
类型:发明
国别省市:黑龙江;23

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