【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子，具体涉及一种高增益准z源逆变器，可用于新能源发电。
技术介绍
0、技术背景
1、随着全球对于环境保护的关注度不断提升以及可再生能源的开发和应用，使用燃料电池、光伏电池这些新能源实现清洁发电的需求也逐渐增加。在传统多级逆变器中，需要同时对前后级进行控制，控制复杂度较高，且不允许同一桥臂上下两个开关管同时导通，否则，会发生短路或损坏器件，严重时会引起系统崩溃。因此在设计逆变器时，必须引入死区时间，但在引入死区时间后增加了系统的控制难度，逆变器输出电流波形也会因为引入了死区时间而发生畸变，导致谐波含量升高。比较好解决方案是使用z源逆变器，z源逆变器直通状态允许同一桥臂上下两个开关管同时导通，不需要引入死区时间，因此降低了输出波形的畸变，提高了电压利用率。同时通过控制直通状态的占空比，提高逆变器直流母线电压，进而实现升压功能。
2、2004年，彭方正教授提出了一种z源逆变器，它使用了一个独特的x型阻抗网络连接输入侧和逆变桥，在直通状态下输入端和储能电容一起为电感充磁，在非直通状态下电感去磁，通过控制直通状态持续时间来实现升降压功能，其克服了传统单级式逆变器的一些固有缺陷。然而z源逆变器也存在升压能力不足和启动时有冲击电流的问题。
3、nafis subhani，p.k.gayen等人在期刊electronics、aeu-internationaljournal of electronics and communications发表的两篇论文analysis of steady-
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种适用于新能源发电的高增益准z源逆变器，以避免启动时的冲击电流，降低结构复杂度，提高逆变器的电压增益和可靠性。
2、为实现上述目的，本专利技术适用于新能源发电的高增益准z源逆变器，包括依次连接的直流电压源、准z源单元、单相逆变桥单元、lc滤波器和负载，其特征在于：所述电压源与准z源单元之间增设有辅助升压单元和增强型开关电感升压单元，该辅助升压单元的第一输出端通过增强型开关电感升压单元与准z源单元的输入端连接，第二输出端与准z源单元的输入端直接连接，三者构成升压阻抗网络，以提高电压增益。
3、进一步，所述辅助升压单元包括第一电感l1和两个二极管d1、d2，该第一电感l1的两端分别与直流电压源的正极和两个二极管d1、d2的阳极相连，该两个二极管d1、d2的阴极分别与增强型开关电感升压单元的输入端和准z源单元的输入端连接。
4、进一步，所述增强型开关电感升压单元，包括两个电感l2、l3，两个电容c1、c2，两个二极管d3、d4，该第二电感l2的两端分别与第一电容c1的一端和第四二极管d4的阳极连接，该第四二极管d4的阴极与第三电感l3的一端连接，该第三电感l3的另一端与第三二极管d3的阴极连接，该第三二极管d3的阳极与第二电容c2的一端连接，该第二电容c2的另一端与第四二极管d4的阳极连接。
5、进一步，所述准z源单元包括两个电容c3、c4，第五二极管d5，第四电感l4，该第四电感l4的两端分别与第四电容c4的一端和第五二极管d5的阴极连接，该第五二极管d5的阳极与第三电容c3的一端连接，该第三电容c3的另一端与第二二极管d2的阳极及单相逆变桥单元的输入端连接。
6、进一步，所述单相逆变桥单元，包括四个开关管s1、s2、s3和s4，该第一开关管s1的漏端与第二开关管s2的漏端连接，该第二开关管s2的源端与第四开关管s4的漏端连接，该第四开关管s4的源端与第三开关管s3的源端连接，该第三开关管s3的漏端与第一开关管s1的源端连接。
7、进一步，所述单相逆变桥单元，其包括直通状态和逆变状态，且两种状态交替进行；
8、该直通状态为：
9、第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3、第四开关管s4同时导通，
10、该逆变状态包括：
11、第一开关管s1、第四开关管s4导通，第二开关管s2和第三开关管s3截止；
12、第二开关管s2、第三开关管s3导通，第一开关管s1和第四开关管s4截止。
13、进一步，所述lc滤波器包括滤波电感l5和滤波电容c5，该滤波电感l5的一端与单相逆变桥单元的输出正极连接，另一端与滤波电容c5的一端连接，该滤波电容c5的另一端与单相逆变桥单元的输出负极连接，且与负载电阻r并联。
14、本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
15、1)本专利技术由于引入辅助升压单元和增强型开关电感升压单元，可提高电压增益，展宽输入电压范围，适用于更多发电场景；
16、2)本专利技术由于在逆变器输入端连接第一电感l1，避免了启动冲击电流的产生，提高了器件可靠性；
17、3)本专利技术由于构建了升压阻抗网络，因而只需对逆变桥进行控制，就能同时实现升压和将直流电转换为交流电的逆变功能，简化了电路结构，降低了控制难度，更适用于光伏和燃料电池这些新能源发电。
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1.一种适用于新能源发电的高增益准Z源逆变器，包括依次连接的直流电压源、准Z源单元、单相逆变桥单元、LC滤波器和负载，其特征在于：所述电压源与准Z源单元之间增设有辅助升压单元和增强型开关电感升压单元，该辅助升压单元的第一输出端通过增强型开关电感升压单元与准Z源单元的输入端连接，第二输出端与准Z源单元的输入端直接连接，三者构成升压阻抗网络，以提高电压增益。
2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述辅助升压单元包括第一电感L1和两个二极管D1、D2，该第一电感L1的两端分别与直流电压源的正极和两个二极管D1、D2的阳极相连，该两个二极管D1、D2的阴极分别与增强型开关电感升压单元的输入端和准Z源单元的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述增强型开关电感升压单元，包括两个电感L2、L3，两个电容C1、C2，两个二极管D3、D4，该第二电感L2的两端分别与第一电容C1的一端和第四二极管D4的阳极连接，该第四二极管D4的阴极与第三电感L3的一端连接，该第三电感L3的另一端与第三二极管D3的阴极连接，该第三二极管D3的阳极与第二电容C2
4.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述准Z源单元包括两个电容C3、C4，第五二极管D5，第四电感L4，该第四电感L4的两端分别与第三电容C3的一端和第五二极管D5的阴极连接，该第五二极管D5的阳极与第三电容C3的一端连接，该第三电容C3的另一端与第二二极管D2的阳极及单相逆变桥单元的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述单相逆变桥单元，包括四个开关管S1、S2、S3和S4，该第一开关管S1的漏端与第二开关管S2的漏端连接，该第二开关管S2的源端与第四开关管S4的漏端连接，该第四开关管S4的源端与第三开关管S3的源端连接，该第三开关管S3的漏端与第一开关管S1的源端连接。
6.根据权利要求5所述的逆变器，其特征在于：所述单相逆变桥单元，其包括直通状态和逆变状态，且两种状态交替进行；
7.根据权利要求6所述的逆变器，其特征在于：直通状态下的工作情形如下：
8.根据权利要求6所述的逆变器，其特征在于：逆变状态下的工作情形如下：
9.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述LC滤波器包括滤波电感L5和滤波电容C5，该滤波电感L5的一端与单相逆变桥单元的输出正极连接，另一端与滤波电容C5的一端连接，该滤波电容C5的另一端与单相逆变桥单元的输出负极连接，且与负载电阻R并联。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于新能源发电的高增益准z源逆变器，包括依次连接的直流电压源、准z源单元、单相逆变桥单元、lc滤波器和负载，其特征在于：所述电压源与准z源单元之间增设有辅助升压单元和增强型开关电感升压单元，该辅助升压单元的第一输出端通过增强型开关电感升压单元与准z源单元的输入端连接，第二输出端与准z源单元的输入端直接连接，三者构成升压阻抗网络，以提高电压增益。
2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述辅助升压单元包括第一电感l1和两个二极管d1、d2，该第一电感l1的两端分别与直流电压源的正极和两个二极管d1、d2的阳极相连，该两个二极管d1、d2的阴极分别与增强型开关电感升压单元的输入端和准z源单元的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述增强型开关电感升压单元，包括两个电感l2、l3，两个电容c1、c2，两个二极管d3、d4，该第二电感l2的两端分别与第一电容c1的一端和第四二极管d4的阳极连接，该第四二极管d4的阴极与第三电感l3的一端连接，该第三电感l3的另一端与第三二极管d3的阴极连接，该第三二极管d3的阳极与第二电容c2的一端连接，该第二电容c2的另一端与第四二极管d4的阳极连接。
4.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述准z源...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛维，葛崇志，杨翠，杜鸣，王新怀，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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