[实用新型]一种基于耦合电感的Z源T型三电平逆变器

说明书

本实用新型为基于耦合电感的新型Z源T型三电平逆变器，包括直流电源、两个分压电容、直流侧阻抗网络和T型三电平逆变电路；直流侧阻抗网络包括上端耦合电感、下端耦合电感、电容C₁及电容C₂；上端耦合电感、下端耦合电感的一次绕组左端通过二极管与其二次绕组左端连接，一次绕组右端通过二极管与其二次绕组右端连接；电容C₁连接在上端耦合电感一次绕组左端与下端耦合电感二次绕组右端之间，电容C₂连接在下端耦合电感一次绕组左端与上端耦合电感二次绕组右端之间。本实用新型解决了现有Z源三电平中点钳位型逆变器升压因子有限、开关器件数目多和开关损耗大的问题，以及基于开关电感Z源三电平逆变器升压因子高时使用元器件数量过多的问题。

技术领域

本实用新型涉及一种新型多电平变换器，具体地说，是涉及一种基于耦合电感的Z源T型三电平逆变器。

背景技术

Z源逆变器的阻抗网络具有升压能力，且直通成为一种正常的工作状态，降低了对直流输入电压的要求，提高了可靠性。在电机调速、新能源发电领域得到了广泛应用。

Z源阻抗网络可以和常规三电平中点钳位(Neutral point clamped,NPC)型逆变器或T型三电平逆变器结合构成单Z源型三电平NPC逆变器或Z源T型逆变器。但是以上2种单Z源型三电平逆变器电压增益不高，未能充分发挥三电平逆变器的优点，而且NPC型逆变器具有开关器件多、开关损耗大的缺点。

通过改进阻抗网络，采用开关电感(Switched-inductor,SL)阻抗网络能够大幅提高升压能力，但仍存在一定的不足：在直通占空比一定的情况下，只能通过增加开关电感单元的数量来提高升压因子，但每增加1个单元，就要增加2个电感和3个二极管，元器件数量的增加将大大增加逆变器的成本和故障率。

实用新型内容

本实用新型为了解决单Z源型三电平NPC型逆变器、单Z源型T型三电平逆变器和基于开关电感的Z源三电平逆变器所存在的问题，设计了一种基于耦合电感(Coupled-inductor)的新型Z源T型三电平逆变器，仅通过改变耦合电感的匝数比就能提高升压因子，无需增加元器件的数量，降低了成本和故障率。

本实用新型基于耦合电感的Z源T型三电平逆变器，包括直流电源、两个分压电容、直流侧阻抗网络和T型三电平逆变电路，直流侧阻抗网络连接在直流电源与T型三电平逆变电路之间，两个分压电容串联后并联在直流电源两端，两个分压电容串联后的中点与T型三电平逆变电路连接；

所述直流侧阻抗网络包括上端耦合电感、下端耦合电感、电容C₁及电容C₂；上端耦合电感与下端耦合电感均采用变压器；上端耦合电感一次绕组左端通过二极管D₁与其二次绕组左端连接，一次绕组右端通过二极管D₂与其二次绕组右端连接；下端耦合电感一次绕组左端通过二极管D₄与其二次绕组左端连接，一次绕组右端通过二极管D₃与其二次绕组右端连接；电容C₁连接在上端耦合电感一次绕组左端与下端耦合电感二次绕组右端之间，电容C₂连接在下端耦合电感一次绕组左端与上端耦合电感二次绕组右端之间。

优选地，所述上端耦合电感通过二极管VD₁与直流电源正极连接，下端耦合电感通过二极管VD₂与直流电源负极连接。

优选地，所述上端耦合电感一次绕组的匝数小于其二次绕组的匝数；所述下端耦合电感一次绕组的匝数小于其二次绕组的匝数。