[发明专利]一种改进高性能双向Z源逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种改进高性能双向Z源逆变器。

背景技术

微电网技术是开发、利用风能和太阳能等可再生能源的关键。而逆变器是微电网的核心接口元件，是微电网高效运行的保证，是分布式能源和电网间能量交换的媒介；传统的电压型逆变器仅能降压输出，为实现传统逆变器并网发电，需增加一级DC-DC升压环节，构成两级式并网发电系统，结构复杂，控制困难。

Z源逆变器利用直通状态实现单级升压，适用于单级式并网发电系统，但是启动冲击电流大，低升压增益，能量不能双向流动等问题；例如申请号为“201110166524.4”的一种改进高性能双向Z源逆变器虽然提高了升压能力，但没解决能量的双向流动的问题；又申请号为“201510037253.0”的一种新型Z 源并网变流器虽然使得电容电压应力减小，但是没有改变Z源阻抗网络的升压能力。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种改进高性能双向Z源逆变器，能够提高单级逆变器的升压能力，实现高增益升压，提高整个逆变器的输出质量；有效减小Z网络电容的电压应力，从而减小逆变器体积重量；同时在阻碍能量回馈的二极管上反并联全控开关管，具备能量双向流动能力。

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用如下技术方案：

为了全面提升Z源逆变器性能，将高升压能力与抑制启动冲击的能力结合起来，在Z源逆变器和开关电感型逆变器的基础上，通过将开关电感技术引入串联型逆变器，在串联型逆变器抑制启动冲击的基础上增强逆变器的升压能力。将开关电感技术加入逆变器的Z源网络中，逆变桥与Z源网络相串联，用开关电感单元替代串联逆变器的电感，可以将两种逆变器的优势相结合，串联型结构抑制启动冲击，同时通过开关电感单元提高Z源逆变器升压比，另外，本发明选择用双向开关管替代二极管，保留了各自拓扑结构的优点，同时可实现电流的双向流动。

一种改进高性能双向Z源逆变器，包括直流电压源、X型Z源阻抗网络、三相逆变桥构成的三相逆变器，其特征在于：包括由开关电感和电容组成的X型Z源阻抗网络、功率二极管；其中所述X型Z源阻抗网络中的电感包括第1开关电感支路和第2开关电感支路，所述第1开关电感支路在直通时第一电感(L1)和第二电感(L2)并联充电，非直通时第一电感(L1)和第二电感(L2)串联放电，所述第2开关电感支路在直通时第三电感(L3)和第四电感(L4)并联充电，非直通时第三电感(L3)和第四电感(L4)串联放电，从而使该Z源逆变器获得更高直流链峰值电压；所述X型Z源阻抗网络的第一电容(C1)、第二电容(C2)在直通时与输入电源串联分别向第一、第二电感(L1、L2)、第三、第四电感(L3、L4)充电，有效减小Z源阻抗网络的第一电容C1、第二电容C2的电压应力。

本发明与现有技术相比的主要优点是：与电压源逆变器相比，本Z源逆变器单级实现升降压；不需要死区时间，能够消除传统逆变器死区时间带来的输出噪声；同桥臂直通成为常态，增加逆变器的抗干扰能力；与传统的Z源逆变器相比，本Z源逆变器利用开关电感技术，升压能力增强，避免高增益时直通比太高调制比太低导致系统不稳定性增大、输出质量降低等问题，并且Z源网络的电容电压应力小，逆变器体积小等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍：

图1为改进高性能双向Z源逆变器；

图2为直通状态下改进高性能双向Z源逆变器等效电路图；

图3为非直通状态下改进高性能双向Z源逆变器等效电路图。

具体实施方式

以下结合附图1对本发明高增益Z源逆变器主电路做详细介绍：