[實用新型]一種Z源半橋逆變器

無效

• 申請號: 200920050528.4
• 申請日: 2009-01-20
• 公開（公告）號: CN201393178Y
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: 張波;肖文勛;張桂東
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M7/44
• 分類號: H02M7/44
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及半橋逆變器技術領域，具體涉及一種Z源半橋逆變器。

背景技術

常規的半橋逆變器如圖1所示，逆變橋臂直接與直流電壓源并聯，當逆變橋臂的上、下開關管因誤觸發而直通時，會流過非常大的電流而使開關管損毀。而且，這類半橋逆變器輸出交流電壓的幅值只有輸入電壓的一半，屬于降壓型逆變器，輸出電壓的范圍比較窄。為了提高輸出交流電壓的幅值，傳統的做法是在逆變器前級加入升壓環節，或在輸出端接變壓器進行升壓，如圖2a和圖2b所示。在逆變器前級加入升壓環節的方案中至少需要多用一個開關管，這增加了功率傳遞中的開關損耗，也增加了控制的復雜性。在逆變器輸出端接變壓器雖然可以提高輸出電壓的幅值，但是當變壓器匝比固定時，輸出交流電壓的幅值是一定值。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種Z源半橋逆變器。本實用新型的Z源半橋逆變器特別適用于電解、電鍍等電化學電源裝置，用于產生幅值和寬度對稱或不對稱的交流脈沖波形。本實用新型通過如下技術方案實現：

一種Z源半橋逆變器，包括直流電壓源和由兩個儲能電容與兩個開關管構成的半橋逆變器，其特征在于還包括二極管(D)和Z源阻抗，Z源阻抗并聯在該半橋逆變器的逆變橋臂、直流電壓源兩端之間，二極管(D)用于阻斷該Z源阻抗的電流倒流回所述電壓源。

上述Z源半橋逆變器中，所述半橋逆變器由第一電容(C_d1)、第二電容(C_d2)、第一開關管(S₁)、和第二開關管(S₂)構成，所述Z源阻抗由第三電容(C₁)、第四電容(C₂)、第一電感(L₁)、第二電感(L₂)構成；第一電感(L₁)的一端與第四電容(C₂)的一端和第一開關管(S₁)的漏極連接，第二電感(L₂)的一端與第三電容(C₁)的一端和第二開關管(S₂)的源極連接；第二電感(L₂)的另一端、第四電容(C₂)的另一端與第二電容(C_d2)的一端連接；第一電感(L₁)的另一端、第三電容(C₁)的另一端與二極管(D)的陰極連接，第一電容(C_d1)的一端和直流電壓源正極并接于二極管(D)的陽極，第二電容(C_d2)的一端和負載的一端并接于第一電容(C_d1)的另一端，第二電容(C_d2)的另一端與第二電感(L₂)的一端、第四電容(C₂)的一端和直流電源的負極連接；第一開關管(S₁)的源極與第二開關管(S₂)的漏極連接，然后再與負載的另一端連接。

與現有技術相比，本實用新型具有如下優點：本實用新型是在半橋逆變器的逆變橋臂與儲能電容、直流電壓源之間并聯Z源阻抗而得。該變換器利用Z源阻抗中電感電流不能突變的特性，抑制因逆變橋臂直通時引起的電流突變，從而有效的控制逆變橋臂的電流在開關管的安全工作范圍內。由于該Z源半橋逆變器的逆變橋臂可以直通，Z源阻抗與逆變橋臂構成升壓環節，因此不存在因逆變橋臂直通而導致開關管損毀的問題，該Z源半橋逆變器具有高可靠性。通過控制逆變橋臂上、下開關管的占空比可以實現逆變器降壓或升壓，并實現輸出正、負脈沖波形的幅值對稱或不對稱。

附圖說明

圖1為現有常規的半橋逆變器連接圖。

圖2a為現有的在逆變器前級加入升壓環節的半橋逆變器連接圖。

圖2b為現有的在輸出端接變壓器進行升壓半橋逆變器連接圖。

圖3是本實用新型具體實施方式中Z源半橋逆變器的電路實例圖。

圖4a～圖4c是圖3所示Z源半橋逆變器的工作過程圖，其中，圖4a為第一開關管S₁和第二開關管S₂均導通時的工作過程示意圖；圖4b為第一開關管S₁導通、第二開關管S₂關斷時的工作過程示意圖；圖4c為第一開關管S₁關斷、第二開關管S₂導通時的工作過程示意圖。