[发明专利]一种Z源半桥逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及半桥逆变器技术领域，具体涉及一种Z源半桥逆变器。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。本发明的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。本发明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(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。

上述Z源半桥逆变器中，所述半桥逆变器由第一电容(C_d1)、第二电容(C_d2)、第一开关管(S₁)、和第二开关管(S₂)构成，所述Z源阻抗由第三电容(C₁)、第四电容(C₂)、第一电感(L₁)、第二电感(L₂)构成；第一电感(L₁)的一端与第四电容(C₂)的一端和第一开关管(S₁)的漏极连接，第二电感(L₂)的一端与第三电容(C₁)的一端和第二开关管(S₂)的源极连接；第二电感(L₂)的另一端、第四电容(C₂)的另一端与第二电容(C_d2)的一端连接；第一电感(L₁)的另一端、第三电容(C₁)的另一端与二极管(D)的阴极连接，第一电容(C_d1)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(C_d2)的一端和负载的一端并接于第一电容(C_d1)的另一端，第二电容(C_d2)的另一端与第二电感(L₂)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(S₁)的源极与第二开关管(S₂)的漏极连接，然后再与负载的另一端连接。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明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为现有的在输出端接变压器进行升压半桥逆变器连接图。

图3是本发明具体实施方式中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S₁和第二开关管S₂均导通时的工作过程示意图；图4b为第一开关管S₁导通、第二开关管S₂关断时的工作过程示意图；图4c为第一开关管S₁关断、第二开关管S₂导通时的工作过程示意图。