[发明专利]一种增强型双向Z源逆变器

说明书

为了解决传统Z源逆变器升压能力有限、存在非正常工作状态、能量无法双向流动等缺点，本发明提出了一种增强型双向Z源逆变器。一种增强型双向Z源逆变器，包括直流电压源和三相逆变桥组成的三相逆变器，还包括一个由全控开关管、开关电感和电容组成的Z源网络，其特点是由开关电感支路代替单一电感，Z源网络首端连于电源，末端连于三相逆变桥。与传统Z源逆变器相比，增强型双向Z源逆变器能够提高逆变器的升压能力，实现高增益因子，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；消除非正常工作状态；减小了启动冲击电流；同时使用全控开关管替代阻碍能量回馈的二极管，使其具备能量双向流动能力。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种增强型双向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，本发明提供一种增强型双向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；消除非正常工作状态；解决了启动电流过大问题；同时使用全控开关管替代阻碍能量回馈的二极管，使其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：通过将开关电感技术引入高性能Z源逆变器，使新拓扑同时具有高升压能力与消除非正常工作状态的能力。另外，本发明选择用全控开关管替代二极管，在保留了上述拓扑结构优点的同时，可实现能量的双向流动。

一种增强型双向Z源逆变器，包括直流电压源、Z源网络、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Z源网络、全控开关管；其中所述Z源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；所述第Z源网络的第一电容(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源逆变器能够实现单级升压；不需要加入死区时间控制，能够消除传统逆变器死区时间带来的输出噪声；单桥臂直通成为常态，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，增强了升压能力，通过控制全控开关管通断消除了非正常工作状态，减小了逆变器体积；具有能量双向流动的能力。

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为一种增强型双向Z源逆变器；

图2为非直通状态下增强型双向Z源逆变器等效电路图；

图3为直通状态下增强型双向Z源逆变器等效电路图。

具体实施方式