一种新型Z源逆变器拓扑结构制造技术

本发明专利技术所述的新型Z源逆变器拓扑结构，在Z源网络前级增加了开关管S7和电容C3。该新型Z源逆变器拓扑结构还包括6个电感值相同的电感L1～L6、2个电容值相同的电容C1～C2以及12个型号相同的二极管D1～D12，其中L1、L3、L5、D1～D6组成上开关电感单元，L2、L4、L6、D7～D12组成下开关电感单元。该方案提高了Z源逆变器的升压能力，克服了Z源逆变器存在的非正常工作状态缺陷。

A new topology structure of Z source inverter

The new Z source inverter topology described in the present invention increases the switch tube S7 and the capacitor C3 at the front stage of the Z source network. The new Z source inverter topology includes 6 inductance inductance L1 ~ L6, the same 2 capacitance capacitor C1 ~ C2 and the same 12 models of the same diode D1 ~ D12, L1, L3, L5, D1 to D6. The switch inductance unit, L2, L4, L6, D7 to D12. Under the switch inductance unit. This scheme improves the boost capacity of the Z source inverter, and overcomes the abnormal working state defects of the Z source inverter.

【技术实现步骤摘要】
一种新型Z源逆变器拓扑结构
本专利技术涉及Z源逆变器领域，具体是一种新型Z源逆变器拓扑结构。
技术介绍
目前，电力电子功率变换技术已被广泛应用到可再生能源发电中。逆变器是其中不可或缺的电力电子功率变换器。实践表明，逆变器性能的优良与否直接决定着可再生能源发电电能质量的高低。传统电压源型逆变器和电流源型逆变器经过长期发展和广泛应用，如今在电机驱动、感应加热、静态无功补偿器和有源滤波等常规逆变应用领域表现着良好的应用效果。但是，尽管Z源逆变器自提出以来在可再生能源发电领域得到了广泛应用，但同时也暴露出现有Z源逆变器拓扑存在升压能力弱、以及存在非正常工作状态的缺陷。为此，本专利技术提出一种新型Z源逆变器拓扑，用于提高Z源逆变器的升压能力，以及用于克服Z源逆变器存在的非正常工作状态缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种新型Z源逆变器拓扑结构，用于提高Z源逆变器的升压能力，以及用于克服Z源逆变器存在的非正常工作状态缺陷。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种新型Z源逆变器拓扑结构，包括直流电源Udc，所述直流电源Udc的正极与二极管Din的阳极相连，二极管Din的阴极分别与第七开关管S7的第一端及第三电容C3的正极相连，第七开关管S7的第二端分别与第一电容C1的正极及第五电感L5的第一端相连，第五电感L5的第二端分别与第二电容C2的正极、第一开关管S1的第一端、第三开关管S3的第一端及第五开关管S5的第一端相连；第一开关管S1的第二端分别与逆变器的第一输出端a及第四开关管S4的第一端相连，第三开关管S3的第二端分别与逆变器的第二输出端b及第六开关管S6的第一端相连，第五开关管S5的第二端分别与逆变器的第三输出端c以及第二开关管S2的第一端相连；第二开关管S2的第二端分别与第四开关管S4的第二端、第六开关管S6的第二端、第一电容C1的负极及第二电感L2的第一端相连；第二电感L2的第二端分别与第二电容C2的负极、第三电容C3的负极及直流电源Udc的负极相连；其中，第二电感L2的电感值与第五电感L5的电感值相等，第一电容C1的电容值与第二电容C2的电容值相等。作为优选，第七开关管S7的第二端和第一电容C1的正极与第五电感L5的第一端之间设有第一电感L1、第三电感L3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第五二极管D5和第六二极管D6，第一电感L1的第一端分别与第一电容C1的正极、第七开关管S7的第二端及第一二极管D1的阳极相连，所述第一二极管D1的阴极分别与第三二极管D3的阳极、第三电感L3的第一端及第五二极管D5的阴极相连，第五二极管D5的阳极分别与第二二极管D2的阳极及第一电感L1的第二端相连，第二二极管D2的阴极分别与第三电感L3的第二端及第六二极管D6的阳极相连，第六二极管D6的阴极分别与第三二极管D3的阴极及第五电感L5的第一端相连；第二开关管S2的第二端、第四开关管S4的第二端、第六开关管S6的第二端和第一电容C1的负极与第二电感L2的第一端之间设有第八二极管D8、第九二极管D9、第十二极管D10、第十一二极管D11和第十二二极管D12、第四电感L4和第六电感L6；第六电感L6的第一端分别与第二开关管S2的第二端、第四开关管S4的第二端、第六开关管S6的第二端、第十二极管D10的阳极及第一电容C1的负极相连，第六电感L6的第二端分别与第十二二极管D12的阳极及第九二极管D9的阳极相连，第十二极管D10的阴极分别与第十二二极管D12的阴极、第四电感L4的第一端及第八二极管D8的阳极相连，第九二极管D9的阴极分别与第十一二极管D11的阳极及第四电感L4的第二端相连，第八二极管D8的阴极和第十一二极管D11的阴极均与第二电感L2的第一端相连；该新型Z源逆变器拓扑结构还包括第四二极管D4和第七二极管D7；第四二极管D4的阴极分别与第五电感L5的第二端、第二电容C2的正极、第一开关管S1的第一端、第三开关管S3的第一端及第五开关管S5的第一端相连，第四二极管D4的阳极分别与第二二极管D2的阴极、第三电感L3的第二端及第六二极管D6的阳极相连；第七二极管D7的阳极分别与第九二极管D9的阴极、第十一二极管D11的阳极及第四电感L4的第二端相连，第七二极管D7的阴极分别与第二电感L2的第二端、第二电容C2的负极、第三电容C3的负极及直流电源Udc的负极相连；其中，第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5和第六电感L6，电感值相等；其中，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第九二极管D9、第十二极管D10、第十一二极管D11和第十二二极管D12，具有相同的二极管型号。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术在Z源网络前级增加了开关管S7和电容C3，开关管S7和电容C3能为Z源网络电流反向流动提供通路，从而能够解决传统Z源逆变器在Z源网络电感较小或逆变器所接负载变轻的情况下，非直通状态期间随着Z源网络电感电流下降为零并断续、输入二极管电流随之断续、直流链电压发散的缺陷，进而可使新型Z源逆变器具有适应负载大范围变化的优点，可在一定程度上解决现有Z源逆变器存在非正常工作状态的缺陷问题。(2)本专利技术提供了一种采用6个电感值相同的电感L1～L6、2个电容值相同的电容C1～C2以及12个型号相同的二极管D1～D12的新型Z源逆变器拓扑结构，其中L1、L3、L5、D1～D6组成上开关电感单元，L2、L4、L6、D7～D12组成下开关电感单元，上述上、下开关电感单元的使用，在一定程度上能够提高逆变器的升压能力，进而能够使Z源逆变器具有适应输入电压大范围变化的优点。由此可见，本专利技术与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。附图说明图1为本专利技术所述新型Z源逆变器的拓扑结构的具体实施方式1的结构示意图；图2为本专利技术所述新型Z源逆变器的拓扑结构的具体实施方式2的结构示意图；图3为图2所示新型Z源逆变器处于直通状态时的等效电路；图4为图2所示新型Z源逆变器处于非直通状态时的等效电路；图5为新型拓扑的仿真波形示意图；图6为新型拓扑在额定负载状态下的仿真波形放大示意图；图7为新型拓扑在轻载状态下的仿真波形放大示意图；图8为新型拓扑的电容电压UC3的仿真波形示意图；图9为新型拓扑的开关管S7的仿真波形放大示意图。具体实施方式为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。在以下具体实施方式中，将本专利技术所述的新型Z源逆变器拓扑结构简称为“新型拓扑”。具体实施方式1：如图1所示，本专利技术的一种新型Z源逆变器拓扑结构，包括直流电源Udc，所述直流电源Udc的正极与二极管Din的阳极相连，二极管Din的阴极分别与第七开关管S7的第一端及第三电容C3的正极相连，第七开关管S7的第二端分别与第一电容C1的正极及第五电感L5的第一端相连，第五电感L5的第二端分别与第二电容C2的正极、第一开关管S1的第一端、第三开关管S3的第一端及第五开关管S5的第一端相连；第一开关管S1的第二端分别与逆变器的第一输出端a及第四开关管S4的第一端相连，第三开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型Z源逆变器拓扑结构，其特征在于：包括直流电源Udc，所述直流电源Udc的正极与二极管Din的阳极相连，二极管Din的阴极分别与第七开关管S7的第一端及第三电容C3的正极相连，第七开关管S7的第二端分别与第一电容C1的正极及第五电感L5的第一端相连，第五电感L5的第二端分别与第二电容C2的正极、第一开关管S1的第一端、第三开关管S3的第一端及第五开关管S5的第一端相连；第一开关管S1的第二端分别与逆变器的第一输出端a及第四开关管S4的第一端相连，第三开关管S3的第二端分别与逆变器的第二输出端b及第六开关管S6的第一端相连，第五开关管S5的第二端分别与逆变器的第三输出端c以及第二开关管S2的第一端相连；第二开关管S2的第二端分别与第四开关管S4的第二端、第六开关管S6的第二端、第一电容C1的负极及第二电感L2的第一端相连；第二电感L2的第二端分别与第二电容C2的负极、第三电容C3的负极及直流电源Udc的负极相连；其中，第二电感L2的电感值与第五电感L5的电感值相等，第一电容C1的电容值与第二电容C2的电容值相等。

【技术特征摘要】
1.一种新型Z源逆变器拓扑结构，其特征在于：包括直流电源Udc，所述直流电源Udc的正极与二极管Din的阳极相连，二极管Din的阴极分别与第七开关管S7的第一端及第三电容C3的正极相连，第七开关管S7的第二端分别与第一电容C1的正极及第五电感L5的第一端相连，第五电感L5的第二端分别与第二电容C2的正极、第一开关管S1的第一端、第三开关管S3的第一端及第五开关管S5的第一端相连；第一开关管S1的第二端分别与逆变器的第一输出端a及第四开关管S4的第一端相连，第三开关管S3的第二端分别与逆变器的第二输出端b及第六开关管S6的第一端相连，第五开关管S5的第二端分别与逆变器的第三输出端c以及第二开关管S2的第一端相连；第二开关管S2的第二端分别与第四开关管S4的第二端、第六开关管S6的第二端、第一电容C1的负极及第二电感L2的第一端相连；第二电感L2的第二端分别与第二电容C2的负极、第三电容C3的负极及直流电源Udc的负极相连；其中，第二电感L2的电感值与第五电感L5的电感值相等，第一电容C1的电容值与第二电容C2的电容值相等。2.根据权利要求1所述的新型Z源逆变器拓扑结构，其特征在于：第七开关管S7的第二端和第一电容C1的正极与第五电感L5的第一端之间设有第一电感L1、第三电感L3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第五二极管D5和第六二极管D6，第一电感L1的第一端分别与第一电容C1的正极、第七开关管S7的第二端及第一二极管D1的阳极相连，所述第一二极管D1的阴极分别与第三二极管D3的阳极、第三电感L3的第一端及第五二极管D5的阴极相连，第五二极管D5的阳极分别与第二二极管D2的阳极及第一电感L1的第二端相连，第二二极管D2的阴极分别与第三电感L3的第二端及第六二极管D6的阳极相连，第六二极管D6的阴极分别与第三二极管D3的阴极及第五电感L5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长云，张迎春，张超，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37