一种开关电感型混合准Z源逆变器制造技术

技术编号:13710837 阅读:127 留言:0更新日期:2016-09-16 12:53
本发明专利技术提供了一种开关电感型混合准Z源逆变器电路,包括电压源,由第一电感、第二电感、第四二极管、第五二极管和第六二极管构成的开关电感单元,由第一电容、第一二极管、第二二极管和MOS管S构成的开关升压单元,由第三电感、第二电容、第三电容和第三二极管构成的准Z源单元,三相逆变桥,输出滤波电感、滤波电容和负载。整个电路结合了开关升压单元和准Z源单元各自的单级升降压特性以及开关电感并行充电串联放电的特性,具有更高的输出电压增益,输出与输入共地,减小了逆变桥中开关器件的电压应力,且电路不存在启动冲击电流和开关管开通瞬间的冲击电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子电路
,具体涉及一种开关电感型混合准Z源逆变器电路。
技术介绍
在燃料电池发电、光伏发电中,由于单个太阳能电池或者单个燃料电池提供的直流电压较低,无法满足现有用电设备的用电需求,也不能满足并网的需求,往往需要将多个电池串联起来达到所需的电压。这种方法一方面大大降低了整个系统的可靠性,另一方面还需解决串联均压问题。为此,需要能够把低电压转换为高电压的高增益变换器电路。近几年提出的Z源升压变换器是一种高增益变换器电路,但该电路具有较高的阻抗网络电容电压应力,电源电流不连续,输出与输入不共地,且电路启动时存在很大启动冲击电流问题,限制了该电路在实际中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种开关电感型混合准Z源逆变器电路,具体技术方案如下。一种开关电感型混合准Z源逆变器电路,包括电压源、开关电感单元、开关升压单元、准Z源单元、三相逆变桥、输出滤波电感、滤波电容和交流侧三相负载。所述开关电感单元由第一电感、第二电感、第四二极管、第五二极管 和第六二极管构成;所述开关升压单元由第一电容、第一二极管、MOS管S和第二二极管构成;所述准Z源单元由第三电感、第二电容、第三电容和第三二极管构成。上述一种开关电感型混合准Z源逆变器电路中,所述电压源的正极与第一电感的一端和第四二极管的阳极连接;所述第四二极管的阴极分别与第五二极管的阴极和第二电感的一端连接;所述第一电感的另一端分别与第五二极管的阳极和第六二极管的阳极连接;所述第六二极管的阴极分别与第二电感的另一端、第一二极管的阳极和MOS管S的漏极连接;所述MOS管S的源极分别与第二二极管的阳极和第一电容的负极连接;所述第一二极管的阴极分别与第一电容的正极、第三电容的负极和第三二极管的阳极连接;所述第三二极管的阴极分别与第二电容的正极和第三电感的一端连接;所述第三电容的正极分别与第三电感的另一端和三相逆变桥的正极性端连接;所述电压源的负极分别与第二二极管的阴极、第二电容的的负极和三相逆变桥的负极性端连接。与现有技术相比,本专利技术电路具有如下优点和技术效果:本专利技术电路输出电压增益更高,减小了逆变桥中开关器件的电压应力;对启动冲击电流具有很好的抑制作用,可靠性提高;且输出与输入共地,因而更适合应用于燃料电池发电和光伏发电等新能源发电
附图说明图1是本专利技术具体实施方式中的一种开关电感型混合准Z源逆变器电路。图2是图1所示一种开关电感型混合准Z源逆变器进行模态分析的简化等 效电路。图3a、图3b分别是图1所示一种开关电感型混合准Z源逆变器在其三相逆变桥直通时和非直通时的等效电路图。图4a为本专利技术电路的升压因子曲线与开关电感Z源逆变器、基于二极管二级拓展的准Z源逆变器和传统Z源逆变器的升压因子曲线比较图。图4b为四种逆变器的调制系数M与交流侧输出电压增益G的关系曲线图。图4c为四种逆变器中开关器件电压应力的比较图。图4d以Vi=20V,直通占空比D=0.2为例给出了本专利技术电路直流侧和交流侧相关变量的仿真结果图。具体实施方式以上内容已经对本专利技术的技术方案作了详细说明,以下结合附图对本专利技术的具体实施作进一步描述。参考图1,本专利技术所述的一种开关电感型混合准Z源逆变器电路,其包括电压源Vi、开关电感单元、开关升压单元、准Z源网络、三相逆变桥、输出滤波电感、滤波电容和三相对称负载。所述开关电感单元由第一电感L1、第二电感L2、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6构成;所述开关升压单元由第一电容C1、第一二极管D1、MOS管S和第二二极管D2构成;所述准Z源网络由第三电感L3、第二电容C2、第三电容C3和第三二极管D3构成。当逆变桥直通(相当于S1闭合)同时MOS管S导通时,所述第一二极 管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第五二极管D5均关断,第四二极管D4和第六二极管D6导通,三相逆变桥交流侧负载短路。第二电容C2对第三电感L3充电;所述电压源Vi与第一电容C1和第三电容C3一起对并联的第一电感L1和第二电感L2充电储能。当逆变桥非直通(相当于S1关断)同时MOS管S关断时,逆变桥交流侧负载接入主电路。所述第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第五二极管D5均导通,第四二极管D4和第六二极管D6关断。所述电压源Vi与第一电感L1和第二电感L2一起对并联的第一电容C1和第二电容C2充电储能,形成回路;第三电感L3与第三电容C3并联,形成回路;同时,电压源Vi与第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3一起通过三相逆变桥给交流侧负载供电。整个电路结构简单,具有较高的输出电压增益,输出与输入共地,且电路不存在启动电流冲击和开关管开通瞬间的电流冲击问题。本专利技术电路的具体连接如下:所述电压源的正极与第一电感的一端和第四二极管的阳极连接;所述第四二极管的阴极分别与第五二极管的阴极和第二电感的一端连接;所述第一电感的另一端分别与第五二极管的阳极和第六二极管的阳极连接;所述第六二极管的阴极分别与第二电感的另一端、第一二极管的阳极和MOS管S的漏极连接;所述MOS管S的源极分别与第二二极管的阳极和第一电容的负极连接;所述第一二极管的阴极分别与第一电容的正极、第三电容的负极和第三二极管的阳极连接;所述第三二极管的阴极分别与第二电容的正极和第三电感的一端连接;所述第三电容的正极分别与第三电感的另一 端和三相逆变桥的正极性端连接;所述电压源的负极分别与第二二极管的阴极、第二电容的负极和三相逆变桥的负极性端连接。图3a、图3b给出了本专利技术电路的工作过程图。图3a、图3b分别是逆变桥直通和非直通时段的等效电路图。图中实线表示变换器中有电流流过的部分,虚线表示变换器中无电流流过的部分。本专利技术的工作过程如下:阶段1,如图3a:逆变桥直通(相当于S1闭合)同时MOS管S导通时,所述第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第五二极管D5均关断,第四二极管D4和第六二极管D6导通,三相逆变桥交流侧负载短路。电路形成两个回路,分别是:第二电容C2对第三电感L3充电,形成回路;电压源Vi与第一电容C1和第三电容C3一起对并联的第一电感L1和第二电感L2充电储能,形成回路。阶段2,如图3b:逆变桥非直通(相当于S1关断)同时MOS管S关断时,逆变桥交流侧负载接入主电路。所述第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第五二极管D5均导通,第四二极管D4和第六二极管D6关断。电路形成四个回路,分别是:所述电压源Vi与第一电感L1和第二电感L2一起对并联的第一电容C1和第二电容C2充电储能,形成回路;第三电感L3与第三电容C3并联,形成回路;同时,电压源Vi与第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3一起通过三相逆变桥给交流侧负载供电。综上情况,当逆变桥直通时MOS管S导通,当逆变桥非直通时MOS管 S关断。故设定逆变桥的直通占空比为D,则MOS管S的导通占空比同样为D,设定开关周期为Ts。并设定VL1和VL2和VL3分别为第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3两端的电压,VC1、VC2和VC3分别为第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3的电压,VS为MOS管S漏极与源极之间的电压,VPN为逆变桥直流侧链电压。当逆变器进入稳态工作本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种开关电感型混合准Z源逆变器电路,其特征在于包括电压源(Vi)、开关电感单元、开关升压单元、准Z源单元、三相逆变桥、输出滤波电感、滤波电容和三相对称负载;所述开关电感单元由第一电感(L1)、第二电感(L2)、第四二极管(D4)、第五二极管(D5)和第六二极管(D6)构成;所述开关升压单元由第一电容(C1)、第一二极管(D1)、MOS管(S)和第二二极管(D2)构成;所述准Z源单元由第三电感(L3)、第二电容(C2)、第三电容(C3)和第三二极管(D3)构成。

【技术特征摘要】
1.一种开关电感型混合准Z源逆变器电路,其特征在于包括电压源(Vi)、开关电感单元、开关升压单元、准Z源单元、三相逆变桥、输出滤波电感、滤波电容和三相对称负载;所述开关电感单元由第一电感(L1)、第二电感(L2)、第四二极管(D4)、第五二极管(D5)和第六二极管(D6)构成;所述开关升压单元由第一电容(C1)、第一二极管(D1)、MOS管(S)和第二二极管(D2)构成;所述准Z源单元由第三电感(L3)、第二电容(C2)、第三电容(C3)和第三二极管(D3)构成。2.根据权利要求1所述的一种开关电感型混合准Z源逆变器电路,其特征在于所述电压源(Vi)的正极与第一电感(L1)的一端和第四二极管(D4)的阳极连接;所述第四二极管(D4)的阴极分别与第五二极管(D5)的阴极和第二电感(L2)的一端连接;所述第一电感(L1)的另一端分别与第五二极管(D5)的阳极和第六二极管(D6)的阳极连接;所述第六二极管(D6)的阴极分别与第二电感(L2)的另一端、第一二极管(D1)的阳极和MOS管(S)的漏极连接;所述MOS管(S)的源极分别与第二二极管(D2)的阳极和第一电容(C1)的负极连接;所述第一二极管(D1)的阴极分别与第一电容(C1)的正极、第三电容(C3)的负极和第三二极管(D3)的阳极连接;所述第三二极管(D3)的阴极分别与...

【专利技术属性】
技术研发人员:张波朱小全丘东元
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:广东;44

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