开关电感Γ型Z源逆变器拓扑结构制造技术

一种开关电感Γ型Z源逆变器拓扑结构，该拓扑结构包括有直流电源、逆变桥，其特征在于：在所述直流电源与逆变桥之间加入一个含有开关电感单元的Γ型Z源网络，即在逆变桥的前端连接含有开关电感单元的Γ型Z源网络。本发明专利技术的效果是使该逆变器在电压放大过程中始终保持Z源网络中的电容电压应力为直流电源电压的2倍，避免了传统Z源逆变器中电容电压应力随直通占空比的增加而增加；与传统Z源逆变器和开关电感Z源逆变器相比，在相同电压增益的条件下，降低了电感电流应力；提高了直通占空比很小时的电压增益；可避免系统启动时冲击电流对逆变桥的影响。

L type switch inductance Z source inverter topology

A gamma type switch inductance Z source inverter topology, the topology structure comprises a DC power supply, inverter, which is characterized in that: adding a Z containing gamma source network switch inductance unit between the DC power supply with inverter bridge, which is connected with an open type Z gamma source network unit in turn inductance the front end of the inverter bridge. The effect of the invention is to make the inverter in the voltage amplification process remains Z capacitor voltage source in network stress was 2 times of the DC power supply voltage, to avoid the traditional Z capacitor voltage source inverter through stress with the increase of the duty ratio increased; compared with the traditional Z source inverter and switch inductance Z at the same voltage source inverter, gain conditions, reduce the inductor current stress; improve the shoot through duty cycle voltage gain is very small; the influence of impulse current on the inverter to avoid system startup.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开关电感Γ型Z源逆变器拓扑结构。
技术介绍
现有的Z源逆变器的拓扑结构有多种，如：如图2所示的传统Z源逆变器、如图3所示的准Z源逆变器、如图4所示的开关电感Z源逆变器和如图5所示的准开关电感Z源逆变器等。从图2～5可以看出，以上各种Z源逆变器中除了有电感以外，均含有两个电容元件，且电容的电压应力随着直通占空比的增加而增加。由于电容电压应力变化范围较大，这将降低电容的使用寿命，并限制了直通占空比的大小；系统启动时可能存在冲击电流；此外，以上Z源逆变器中电感电流应力较大。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术的目的是提供一种开关电感Γ型Z源逆变器的拓扑结构，该逆变器的Z源网络中仅含有一个电容元件，并使电容电压应力为一定值，并在相同电压增益条件下降低了电感电流应力。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种开关电感Γ型Z源逆变器拓扑结构，该拓扑结构包括有直流电源、逆变桥，其特征在于：在所述直流电源与逆变桥之间加入一个含有开关电感单元的Γ型Z源网络，即在逆变桥的前端连接含有开关电感单元的Γ型Z源网络。所述含有开关电感单元的Γ型Z源网络包括三个电感、一个电容和四个二极管；设三个电感分别为1#电感L1、2#电感L2和3#电感L3；四个二极管分别为1#二极管D1、2#二极管D2、3#二极管D3和4#二极管D4；一个电容为1#电容C；所述1#二极管D1的阳极与直流电源Vdc的正极相连，D1的阴极分别与1#电感L1的一端、2#电感L2的一端和2#二极管D2的阳极相连；1#电感L1的另一端与电容C的正极相连，电容C的负极与直流电源Vdc的负极和逆变桥的下桥臂相连；2#电感L2的另一端与3#二极管D3和4#二极管D4的阳极相连；3#电感L3的一端与2#二极管D2的阴极和3#二极管D3的阴极相连，3#电感L3的另一端与4#二极管D4的阴极和逆变桥的上桥臂相连。所述L1=L2=L3=L，L为含有开关电感单元的Γ型Z源网络中电感元件的电感量。本专利技术具有如下的优点和技术效果：1.将传统的Z源网络中含有两个电容，减为仅含有一个电容，且在升压过程中电容电压应力为一定值，可延长系统的使用寿命、缩小系统体积和降低系统成本。2.在相同的电压增益下，电容电压应力为一定值，与其它类型Z源逆变器相比降低了电容电压应力。3.由于开关电感单元在逆变桥的前端，所以该逆变器可避免系统启动时对逆变桥的冲击电流。4.在相同电压增益的条件下，开关电感Γ型Z源逆变器的电感电流增益小于传统Z源逆变器和开关电感Z源逆变器。附图说明：图1为本专利技术的电感型Z源逆变器拓扑结构；图2为传统Z源逆变器；图3为准Z源逆变器；图4为开关电感Z源逆变器；图5为开关电感准Z源逆变器；图6为本专利技术在直通状态时，开关电感Γ型Z源逆变器拓扑结构；图7为本专利技术在非直通状态时，开关电感Γ型Z逆变器拓扑结构；图8为传统Z源逆变器、开关电感Z源逆变器和开关电感Γ型Z源逆变器电压增益对比曲线；图9为传统Z源逆变器、开关电感Z源逆变器和开关电感Γ型Z源逆变器电容电压应力对比曲线；图10为传统Z源逆变器和开关电感Γ型Z源逆变器电感电流应力对比曲线；图11为开关电感Z源逆变器和开关电感Γ型Z源逆变器电感电流应力对比曲线。具体实施方式结合附图对本专利技术的电感型Z源逆变器拓扑结构加以说明。本专利技术的逆变器的开关电感Γ型Z源网络中仅含有一个电容元件；在升压过程中，电容电压应力为一定值；在相同电压增益条件下的电感电流应力较小。如图1所示：一种开关电感Γ型Z源逆变器拓扑结构，该拓扑结构包括有直流电源、逆变桥。在所述直流电源与逆变桥之间加入一个含有开关电感单元的Γ型Z源网络，即在逆变桥的前端连接含有开关电感单元的Γ型Z源网络。所述含有开关电感单元的Γ型Z源网络包括三个电感、一个电容和四个二极管；其中，三个电感分别为1#电感L1、2#电感L2和3#电感L3；四个二极管分别为1#二极管D1、2#二极管D2、3#二极管D3和4#二极管D4；一个电容为1#电容C；所述1#二极管D1的阳极与直流电源Vdc的正极相连，D1的阴极分别与1#电感L1的一端、2#电感L2的一端和2#二极管D2的阳极相连；1#电感L1的另一端与电容C的正极相连，电容C的负极与直流电源Vdc的负极和逆变桥的下桥臂相连；2#电感L2的另一端与3#二极管D3和4#二极管D4的阳极相连；3#电感L3的一端与2#二极管D2的阴极和3#二极管D3的阴极相连，3#电感L3的另一端与4#二极管D4的阴极和逆变桥的上桥臂相连。所述L1=L2=L3=L，L为含有开关电感单元的Γ型Z源网络中电感元件的电感量。如图6所示：当工作于直通状态时，Γ型Z源网络中1#、2#和4#二极管D1、D2和D4导通，3#二极管D3截止，其中2#和3#电感L2和L3呈并联连接，此时电感存储能量；如图7所示：当工作于非直通状态时，Γ型Z源网络中1#、2#和4#二极管D1、D2和D4截止，3#二极管D3导通，其中2#和3#电感L2和L3呈串联连接，此时电感向负载释放能量，该Z源逆变器的电压增益为：B=2+D1-D]]>其中：B为电压增益；D为直通占空比。该Z源逆变器中平均电感电流为：LL=LlD+L(2+D)LRlVdc]]>其中：L为Z源网络中电感元件的电感量；Ll为负载电感；Rl为负载电阻；Vdc为直流电源电压。负载平均电流为：Il=(2+D)VdcRl]]>当负载为纯阻性时，电感电流应力为：IL=2+D1-DVdcRl]]>如图8所示的开关电感Γ型Z源逆变器、传统Z源逆变器和开关电感Z源逆变器的电压增益对比曲线，图中可知，在小直通占空比时，开关电感Γ型Z源逆变器的电压增益较大。如图9所示的开关电感Γ型Z源逆变器、传统Z源逆变器和开关电感Z源逆变器的电容电压应力对比曲线。可见，开关电感Γ型Z源逆变器的电容电压应力不随直通占空比的变化而变化，而其他两种Z源逆变器的电容电压应力变化范围较大。其中：SL-ZSI为开关电感型Z源逆变器；trad.ZSI为传统Z源逆变器。如图10所示的开关电感Γ型Z源逆变器和传统Z源逆变器中电感电流应力对比曲线，图11所示的开关电感Γ型Z源逆变器和开关电感Z源逆变器与传统Z源逆变器中电感电流应力对比曲线。...

【技术保护点】
一种开关电感Γ型Z源逆变器拓扑结构，该拓扑结构包括有直流电源、逆变桥，其特征在于：在所述直流电源与逆变桥之间加入一个含有开关电感单元的Γ型Z源网络，即在逆变桥的前端连接含有开关电感单元的Γ型Z源网络。

【技术特征摘要】
1.一种开关电感Γ型Z源逆变器拓扑结构，该拓扑结构包括有
直流电源、逆变桥，其特征在于：在所述直流电源与逆变桥之间加入
一个含有开关电感单元的Γ型Z源网络，即在逆变桥的前端连接含有
开关电感单元的Γ型Z源网络。
2.根据权利要求1所述的开关电感Γ型Z源逆变器拓扑结构，
其特征在于：所述含有开关电感单元的Γ型Z源网络包括三个电感、
一个电容和四个二极管；设三个电感分别为1#电感L1、2#电感L2和
3#电感L3；四个二极管分别为1#二极管D1、2#二极管D2、3#二极管
D3和4#二极管D4；一个电容为1#电容C；
所述1#二极管D1的阳极与直流电源Vdc...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘雷，梁茵，王贝贝，
申请(专利权)人：天津城市建设学院，河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12