本发明专利技术提供一种Ｚ源半桥逆变器，包括直流电压源和由两个储能电容与两个开关管构成的半桥逆变器，其还包括二极管（Ｄ）和Ｚ源阻抗，Ｚ源阻抗并联在该半桥逆变器的两逆变桥臂、直流电压源两端之间，二极管（Ｄ）用于阻断该Ｚ源阻抗的电流倒流回所述电压源。Ｚ源阻抗的存在避免了因第一开关管和第二开关管直通而遭到损毁，当第一开关管和第二开关管同时导通时起到升压的作用。通过控制第一开关管和第二开关管的占空比可以实现逆变器降压或升压，并实现输出正、负脉冲波形的幅值对称或不对称。本发明专利技术涉及的Ｚ源半桥逆变器具有高可靠性、宽输出电压范围和丰富的输出交流脉冲波形，特别适合用于电解、电镀等电化学电源装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半桥逆变器
，具体涉及一种z源半桥逆变器。
技术介绍
常规的半桥逆变器如图1所示，逆变桥臂直接与直流电压源并联，当逆变桥臂的上、下开关管因误触发而直通时，会流过非常大的电流而使开关管损毁。而且，这类半桥逆变器输出交流电压的幅值只有输入电压的一半，属于降压型逆变器，输出电压的范围比较窄。为了提高输出交流电压的幅值，传统的做法是在逆变器前级加入升压环节，或在输出端接变压器进行升压，如图2a和图2b所示。在逆变器前级加入升压环节的方案中至少需要多用一个开关管，这增加了功率传递中的开关损耗，也增加了控制的复杂性。在逆变器输出端接变压器虽然可以提高输出电压的幅值，但是当变压器匝比固定时，输出交流电压的幅值是一定值。
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Z源半桥逆变器。本专利技术的Z源半桥逆变器特别适用于电解、电镀等电化学电源装置，用于产生幅值和宽度对称或不对称的交流脉冲波形。本专利技术通过如下技术方案实现一种Z源半桥逆变器，包括直流电压源和由两个储能电容与两个开关管构成的半桥逆变器，其特征在于还包括二极管(Z))和z源阻抗，z源阻抗并联在该半桥逆变器的逆变桥臂、直流电压源两端之间，二极管(D)用于阻断 该Z源阻抗的电流倒流回所述电压源。上述z源半桥逆变器中，所述半桥逆变器由第一电容(cdl)、第二电容 (cd2)、第一开关管(&)、和第二开关管(&)构成，所述z源阻抗由第三电容(d)、第四电容(C2)、第一电感(A)、第二电感(L2)构成；第一电感a。的一端与第四电容(c2)的一端和第一开关管(&;)的漏极连接，第二 电感a2)的一端与第三电容(d)的一端和第二开关管(&)的源极连接； 第二电感(丄2)的另一端、第四电容(c2)的另一端与第二电容(cd2)的一端连接；第一电感(")的另一端、第三电容(d)的另一端与二极管(D) 的阴极连接，第一电容(Cdl)的一端和直流电压源正极并接于二极管(D)的阳极，第二电容(cd2)的一端和负载的一端并接于第一电容(cdl)的另一端，第二电容(Cd2)的另一端与第二电感(￡2)的一端、第四电容(c2)的一端 和直流电源的负极连接；第一开关管(&)的源极与第二开关管(&)的漏极 连接，然后再与负载的另一端连接。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点本专利技术是在半桥逆变器的逆变桥 臂与储能电容、直流电压源之间并联Z源阻抗而得。该变换器利用Z源阻抗 中电感电流不能突变的特性，抑制因逆变桥臂直通时引起的电流突变，从而有 效的控制逆变桥臂的电流在开关管的安全工作范围内。由于该Z源半桥逆变器 的逆变桥臂可以直通，Z源阻抗与逆变桥臂构成升压环节，因此不存在因逆变桥臂直通而导致开关管损毁的问题，该z源半桥逆变器具有高可靠性。通过控制逆变桥臂上、下开关管的占空比可以实现逆变器降压或升压，并实现输出正、负脉冲波形的幅值对称或不对称。附图说明图1为现有常规的半桥逆变器连接图。图2a为现有的在逆变器前级加入升压环节的半桥逆变器连接图。图2b为现有的在il出端接变压器进行升压半桥逆变器连接图。图3是本专利技术具体实施方式中Z源半桥逆变器的电路实例图。图4a 图4c是图3所示Z源半桥逆变器的工作过程图，其中，图4a为第一开关管^和第二开关管&均导通时的工作过程示意图；图4b为第一开关管&导通、第二开关管&关断时的工作过程示意图；图4c为第一开关管&关断、第二开关管&导通时的工作过程示意图。图5是本实施方式中Z源半桥逆变器的主要工作波形，其中，图5a为第一开关管&的导通时间为o.5r (r为工作周期)时的工作波形；图5b为第二开关管&的导通时间为0.5r时的工作波形。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术实施作进一步描述。参考图3，电容Cdh Cd2，开关管&、 &，构成常规半桥逆变器。电容d、C2，电感A、丄2，构成Z源阻抗。二极管D，用于阻断Z源阻抗的电流倒流回电源。电感A的一端与电容C2的一端连接，然后再与开关管&的漏极连接。电感"的一端与电容d的一端连接，然后再与开关管&的源极连接。电感丄2的另一端与电容C2的另一端连接，然后再与电容Cd2的一端和直流电源& 的负极连接。电感&的另一端和电容G的另一端连接，然后再与二极管Z)的 阴极连接。电容C^的一端与二极管D的阳极连接，然后再与直流电源正极连接。电容Qn的另一端与电容Cd2的另一端连接，然后再与负载的一端连接。 开关管&的源极与&的漏极连接，然后再与负载的另一端连接。^=丄2， d=C2，Cdl:Cd2。图4给出了本专利技术的电路工作过程，图5给出本专利技术的主要工作波形。电路稳态工作时，在一个开关周期内，本专利技术的工作过程如下令开关周期为r，《的占空比为Dp A的占空比为D2， DrHD》1， &关 断后&立即开通(不考虑死区时间)。阶段l:图5a和图5b的t(r^阶段，如图4a，开关管&和&同时导通， 此阶段时间为(D2+D「l)r。电容C,和C2分别通过电感^和丄2放电，电流/￡1 和&线性上升，电感^和L2储能，电感^承受的电压^产l^，电感"承受的电压^尸Fc2。二极管Z)因承受(Fd+Fc2-^)反压而截止。电容C2上的能量通过C2-^-C^回路传递给负载A与(^, Fo^上升，K^下降。逆变器输出电压为Fc2-Fo/2。阶段2:图5a和图5b的t广t2阶段，如图4b，开关管&导通，&关断， 此阶段时间为(1-D2)r。 二极管D导通续流。电源^和电感^上的储能对电容G进行充电，Fd上升。电源^和电感丄2上的储能对电容C2进行充电，KQ上升。电容C2上的能量通过C2-i^-C^回路传递给负载A与C^， Fofi上升，Fan下降。逆变器输出电压为Fc= ^C2-P^2。阶段3:图5a和图5b的t广t3阶段，如图4c，开关管&关断，&导通，此阶段时间为(1-D0r。 二极管Z)导通续流。电源^和电感^上的储能对电容G进行充电，Fd上升。电源Fd和电感丄2上的储能对电容G进行充电，Fa上升。电感丄2和电容&上的储能通过A-Q-i^回路传递给负载A， 下降，Pan上升。逆变器输出电压为F^-(FoG+Fa-^)。在一个开关周期中，根据电感A的伏-秒数守恒，得{>1一 = 0，即f2+A_1)Va&+ frC2)^+ f，^—^)& = 0，由此得_ 2-A-"2 「C2 3 —2(D1+JD2) d根据电容Cc的安-秒数守恒，得(^2 _ ) D, + -(^2 + F。_ ^ ) (1 _ A )r = 0 ，艮口to t2阶段，即开关管&导通时，逆变器输出电压为0C2Cd2 3 —2(Z)1+D2) rf(1)(2)(3)J/ =JZ 一「 =__5_「。dCrf2C2 3 —2(D1+A)t2 t3阶段，即开关管&导通，&关断时，逆变器输出电压为(4)由公式(3)和(4)可知，当开关管&导通时，输出本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ｚ源半桥逆变器，包括直流电压源和由两个储能电容与两个开关管构成的半桥逆变器，其特征在于还包括二极管（Ｄ）和Ｚ源阻抗，Ｚ源阻抗并联在该半桥逆变器的逆变桥臂、直流电压源两端之间，二极管（Ｄ）用于阻断该Ｚ源阻抗的电流倒流回所述电压源。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张波，肖文勋，张桂东，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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