[發(fā)明專利]一種混合開關(guān)電感高輸出電壓增益Z源逆變器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010400598.9
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111525792A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴鵬;朱凱;李景杰;邵宣;公錚;許云峰;朱文學(xué)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M7/5387
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本發(fā)明公開一種混合開關(guān)電感高輸出電壓增益Z源逆變器，包括直流電源Vin、電感L1、電容C1、二極管D1、二極管D2、二極管D3、混合開關(guān)電感單元、三相逆變器和三相交流負載?；旌祥_關(guān)電感包括：上開關(guān)電感單元，其組成為：電容C2、C3，電感L2、L3以及二極管D6；下準(zhǔn)開關(guān)電感單元，其組成為：電容C6，電感L4、L5和二極管D4、D5。本發(fā)明在傳統(tǒng)的Z源逆變器的基礎(chǔ)上，通過采用開關(guān)電感、準(zhǔn)開關(guān)電感替代傳統(tǒng)Z源逆變器中的兩個電感，從而使本發(fā)明具有極高的升壓能力。電感L1、電容C1和二極管D2、D3的運用使得Z源逆變器輸入電流保持連續(xù)、具有較小紋波，從而使得該變換器適用于新能源發(fā)電場合，從而拓寬了該變換器的應(yīng)用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混合開關(guān)電感高輸出電壓增益Z源逆變器

背景技術(shù)

新能源發(fā)電系統(tǒng)中，為把較低輸入的直流電逆變?yōu)榭捎玫慕涣麟?，通常采用兩級式逆變結(jié)構(gòu)，即先采用DC/DC變換器把不穩(wěn)定的低電壓變?yōu)榉€(wěn)定的高電壓，再通過DC/AC逆變器進行逆變并網(wǎng)或者直接供給負載。但該種結(jié)構(gòu)體積比較龐大，效率不高，DC/DC變換器的加入使得整體電路設(shè)計以及控制算法變得復(fù)雜，且逆變級不允許出現(xiàn)上下橋臂發(fā)生直通現(xiàn)象。為解決上述問題彭方正教授提出了Z源逆變器，這種逆變器省去了直流升壓環(huán)節(jié)，把升壓和逆變耦合在一起，利用逆變器中的零矢量來完成升壓操作，克服了傳統(tǒng)電壓型逆變器不允許出現(xiàn)直通現(xiàn)象，電流源逆變器不允許出現(xiàn)開路現(xiàn)象，從而提高了電路工作的可靠性，降低了應(yīng)用成本。但傳統(tǒng)Z源逆變器存在升壓能力不足，輸入電流不連續(xù)等缺點，因此對Z源逆變器的拓撲進行改進和拓展是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種混合開關(guān)電感高輸出電壓增益Z源逆變器。具體技術(shù)實施方案如下：

一種混合開關(guān)電感高輸出電壓增益Z源逆變器包括輸入電壓源單元、開關(guān)型Z源網(wǎng)絡(luò)單元、三相逆變器單元以及三相交流負載單元。所述輸入電壓源單元包括直流電壓源Vin、電感L1、電容C1、二極管D1、D2、D3；所述開關(guān)型Z源網(wǎng)絡(luò)單元包括上開關(guān)電感單元，由電感L2、L3，電容C2、C3以及二極管D6構(gòu)成，其連接方式為：電感L3串聯(lián)電容C2一端并和二極管D6陰極相連，電感L2串聯(lián)電容C3一端并和二極管D6陽極相連，其余端并聯(lián)；下準(zhǔn)開關(guān)電感單元，由電感L4、L5，二極管D4、D5以及電容C6構(gòu)成，其連接方式為：電感L4一端和電容C6負極、二極管D5陽極相連，電感L5一端和電容C6陽極、二極管D4陰極相連，其余端并聯(lián)。所述電容C1、C2、C3、C4、C5、C6均為極性電容，所述電容C2、C3容值相等，所述電感L2、L3感值相等，所述電感L4、L5感值相等。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

(1)與傳統(tǒng)Z源逆變器相比，本發(fā)明具有更高的升壓比，通過采用不對稱的開關(guān)電感單元替代傳統(tǒng)Z源網(wǎng)絡(luò)中的兩個電感，一方面減少總體電感需求量，進而減小了系統(tǒng)體積，另一方面開關(guān)電感的使用極大的提升了電路的升壓能力。

(2)與傳統(tǒng)Z源逆變器相比，本發(fā)明具有輸入電流連續(xù)，電流紋波小等特點，適用于燃料電池、光伏發(fā)電等一類新能源系統(tǒng)中，從而拓寬了其應(yīng)用范圍。

(3)本發(fā)明中，所述電容C1、C2、C3、C4、C5、C6均為極性電容，與傳統(tǒng)Z源逆變器在相同的升壓情況下，電容C4、C5的電壓應(yīng)力要更小。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)Z源三相逆變器結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明混合開關(guān)電感高輸出電壓增益Z源逆變器；

圖3a為本發(fā)明混合開關(guān)電感高輸出電壓增益Z源逆變器在直通狀態(tài)下的等效電路圖；

圖3b為本發(fā)明混合開關(guān)電感高輸出電壓增益Z源逆變器在非直通狀態(tài)下的等效電路圖；

具體實施方式