一种改进高性能双向Z源逆变器制造技术

针对传统Z源逆变器电容电压应力高、启动冲击电流大、存在非正常工作状态、能量无法双向流动等缺点，本发明专利技术提出了一种改进高性能双向Z源逆变器。一种改进高性能双向Z源逆变器，包括直流电压源和三相逆变桥组成的三相逆变器，还包括由功率二极管、开关电感和电容组成的Z源网络，其特点是由开关电感支路代替单一电感，Z源网络首端连于电源的正极，末端连于三相逆变桥的正端，逆变桥与电源共地。与传统Z源逆变器相比，改进高性能双向Z源逆变器能够提高逆变器的升压能力，实现高增益因子，提高整个逆变器的输出质量；有效减小Z网络电容的电压应力，从而减小逆变器体积重量；同时在阻碍能量回馈的二极管上反并联全控开关管，具备能量双向流动能力。

【技术实现步骤摘要】
一种改进高性能双向Z源逆变器
本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种改进高性能双向Z源逆变器。
技术介绍
微电网技术是开发、利用风能和太阳能等可再生能源的关键。而逆变器是微电网的核心接口元件，是微电网高效运行的保证，是分布式能源和电网间能量交换的媒介；传统的电压型逆变器仅能降压输出，为实现传统逆变器并网发电，需增加一级DC-DC升压环节，构成两级式并网发电系统，结构复杂，控制困难。Z源逆变器利用直通状态实现单级升压，适用于单级式并网发电系统，但是启动冲击电流大，低升压增益，能量不能双向流动等问题；例如申请号为“201110166524.4”的一种改进高性能双向Z源逆变器虽然提高了升压能力，但没解决能量的双向流动的问题；又申请号为“201510037253.0”的一种新型Z源并网变流器虽然使得电容电压应力减小，但是没有改变Z源阻抗网络的升压能力。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种改进高性能双向Z源逆变器，能够提高单级逆变器的升压能力，实现高增益升压，提高整个逆变器的输出质量；有效减小Z网络电容的电压应力，从而减小逆变器体积重量；同时在阻碍能量回馈的二极管上反并联全控开关管，具备能量双向流动能力。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例采用如下技术方案：为了全面提升Z源逆变器性能，将高升压能力与抑制启动冲击的能力结合起来，在Z源逆变器和开关电感型逆变器的基础上，通过将开关电感技术引入串联型逆变器，在串联型逆变器抑制启动冲击的基础上增强逆变器的升压能力。将开关电感技术加入逆变器的Z源网络中，逆变桥与Z源网络相串联，用开关电感单元替代串联逆变器的电感，可以将两种逆变器的优势相结合，串联型结构抑制启动冲击，同时通过开关电感单元提高Z源逆变器升压比，另外，本专利技术选择用双向开关管替代二极管，保留了各自拓扑结构的优点，同时可实现电流的双向流动。一种改进高性能双向Z源逆变器，包括直流电压源、X型Z源阻抗网络、三相逆变桥构成的三相逆变器，其特征在于：包括由开关电感和电容组成的X型Z源阻抗网络、功率二极管；其中所述X型Z源阻抗网络中的电感包括第1开关电感支路和第2开关电感支路，所述第1开关电感支路在直通时第一电感(L1)和第二电感(L2)并联充电，非直通时第一电感(L1)和第二电感(L2)串联放电，所述第2开关电感支路在直通时第三电感(L3)和第四电感(L4)并联充电，非直通时第三电感(L3)和第四电感(L4)串联放电，从而使该Z源逆变器获得更高直流链峰值电压；所述X型Z源阻抗网络的第一电容(C1)、第二电容(C2)在直通时与输入电源串联分别向第一、第二电感(L1、L2)、第三、第四电感(L3、L4)充电，有效减小Z源阻抗网络的第一电容C1、第二电容C2的电压应力。本专利技术与现有技术相比的主要优点是：与电压源逆变器相比，本Z源逆变器单级实现升降压；不需要死区时间，能够消除传统逆变器死区时间带来的输出噪声；同桥臂直通成为常态，增加逆变器的抗干扰能力；与传统的Z源逆变器相比，本Z源逆变器利用开关电感技术，升压能力增强，避免高增益时直通比太高调制比太低导致系统不稳定性增大、输出质量降低等问题，并且Z源网络的电容电压应力小，逆变器体积小等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍：图1为改进高性能双向Z源逆变器；图2为直通状态下改进高性能双向Z源逆变器等效电路图；图3为非直通状态下改进高性能双向Z源逆变器等效电路图。具体实施方式以下结合附图1对本专利技术高增益Z源逆变器主电路做详细介绍：本专利技术提出的改进高性能双向Z源逆变器，包括直流电压源、X型Z源阻抗网络、三相逆变桥构成的三相逆变器，其特征在于：包括由开关电感和电容组成的X型Z源阻抗网络、功率二极管；其中所述X型Z源阻抗网络中的电感包括第1开关电感支路和第2开关电感支路，所述第1开关电感支路在直通时第一电感(L1)和第二电感(L2)并联充电，非直通时第一电感(L1)和第二电感(L2)串联放电，所述第2开关电感支路在直通时第三电感(L3)和第四电感(L4)并联充电，非直通时第三电感(L3)和第四电感(L4)串联放电，从而使该Z源逆变器获得更高直流链峰值电压；所述X型Z源阻抗网络的第一电容(C1)、第二电容(C2)在直通时与输入电源串联分别向第一、第二电感(L1、L2)、第三、第四电感(L3、L4)充电，有效减小Z源阻抗网络的第一电容C1、第二电容C2的电压应力。进一步的，所述改进高性能双向Z源逆变器，其特征在于：直流电压源(Vdc)正极连于第一电容(C1)的负端；第一电容(C1)的负端与第一电感(L1)的一端、第一二极管(D1)的正极连接；第一电容(C1)的正端与第七二极管(D7)的阴极、第五二极管(D5)的阳极、第三电感(L3)的一端相连；第一电感(L1)的另一端与第一二极管(D1)、第三二极管(D3)的阳极连接；第一二极管(D1)的阴极与第三二极管(D3)的阴极、第二电感(L2)的一端连接；第二电容(C2)的正端与第七二极管(D7)的阳极、第二二极管(D2)的阴极、第二电感(L2)的另一端连接；第二电容(C2)的负端与第四二极管(D4)的阴极、第四电感(L4)的一端连接；第三电感(L3)的另一端与第四二极管(D4)、第六二极管(D6)的阳极连接；第四电感(L4)的另一端与第五二极管(D5)、第六二极管(D6)的阴极连接。进一步的，所述改进高性能双向Z源逆变器，其特征在于：所述三相逆变桥的上桥臂的三个开关管的集电极连于一起，连于X型Z源阻抗网络的第二电容(C2)的负极；所述三相逆变桥下桥臂的三个开关管的发射极连于一起，构成三相逆变桥的负端，连于直流电压源的负极；三相逆变器的输出连接三相负载。本专利技术提出的改进高性能双向Z源逆变器的工作状态可分为直通状态以及非直通状态，根据网络对称性电感电容元件取值分别相等，设电容电压为，电感电压为，电感电流为。逆变器工作在直通状态下的等效电路图如图2所示，在逆变器的直通状态情况下，电感电压及直流链电压为：非直通状态下，逆变器等效电路图如图3所示，电感电压及直流链电压为：式中：为直通状态时间，为逆变器的升压因子。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进高性能双向Z源逆变器，包括直流电压源、X型Z源阻抗网络、三相逆变桥构成的三相逆变器，其特征在于：包括由开关电感和电容组成的X型Z源阻抗网络、功率二极管；其中所述X型Z源阻抗网络中的电感包括第1开关电感支路和第2开关电感支路，所述第1开关电感支路在直通时第一电感(L1)和第二电感(L2)并联充电，非直通时第一电感(L1)和第二电感(L2)串联放电，所述第2开关电感支路在直通时第三电感(L3)和第四电感(L4)并联充电，非直通时第三电感(L3)和第四电感(L4)串联放电，从而使该Z源逆变器获得更高直流链峰值电压；所述X型Z源阻抗网络的第一电容(C1)、第二电容(C2)在直通时与输入电源串联分别向第一、第二电感(L1、L2)、第三、第四电感(L3、L4)充电，有效减小Z源阻抗网络的第一电容C1、第二电容C2的电压应力。

【技术特征摘要】
1.一种改进高性能双向Z源逆变器，包括直流电压源、X型Z源阻抗网络、三相逆变桥构成的三相逆变器，其特征在于：包括由开关电感和电容组成的X型Z源阻抗网络、功率二极管；其中所述X型Z源阻抗网络中的电感包括第1开关电感支路和第2开关电感支路，所述第1开关电感支路在直通时第一电感(L1)和第二电感(L2)并联充电，非直通时第一电感(L1)和第二电感(L2)串联放电，所述第2开关电感支路在直通时第三电感(L3)和第四电感(L4)并联充电，非直通时第三电感(L3)和第四电感(L4)串联放电，从而使该Z源逆变器获得更高直流链峰值电压；所述X型Z源阻抗网络的第一电容(C1)、第二电容(C2)在直通时与输入电源串联分别向第一、第二电感(L1、L2)、第三、第四电感(L3、L4)充电，有效减小Z源阻抗网络的第一电容C1、第二电容C2的电压应力。2.根据权利要求1所述的一种改进高性能双向Z源逆变器，其特征在于：所述X型Z源阻抗网络的功率二极管反并联全控开关管D7，具备能量双向流动能力。3.根据权利要求1所述的一种改进高性能双向Z源逆变器，其特征在于：所述X型Z源阻抗网络串联在三相逆变桥与直流电源之间。4.根据权利要求1所述的一种改进高性能双向...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜景斌，李明伟，李冠达，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23