[发明专利]一种混合开关电感高输出电压增益Z源逆变器

说明书

本发明公开一种混合开关电感高输出电压增益Z源逆变器，包括直流电源Vin、电感L1、电容C1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、混合开关电感单元、三相逆变器和三相交流负载。混合开关电感包括：上开关电感单元，其组成为：电容C2、C3，电感L2、L3以及二极管D6；下准开关电感单元，其组成为：电容C6，电感L4、L5和二极管D4、D5。本发明在传统的Z源逆变器的基础上，通过采用开关电感、准开关电感替代传统Z源逆变器中的两个电感，从而使本发明具有极高的升压能力。电感L1、电容C1和二极管D2、D3的运用使得Z源逆变器输入电流保持连续、具有较小纹波，从而使得该变换器适用于新能源发电场合，从而拓宽了该变换器的应用范围。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种混合开关电感高输出电压增益Z源逆变器

背景技术

新能源发电系统中，为把较低输入的直流电逆变为可用的交流电，通常采用两级式逆变结构，即先采用DC/DC变换器把不稳定的低电压变为稳定的高电压，再通过DC/AC逆变器进行逆变并网或者直接供给负载。但该种结构体积比较庞大，效率不高，DC/DC变换器的加入使得整体电路设计以及控制算法变得复杂，且逆变级不允许出现上下桥臂发生直通现象。为解决上述问题彭方正教授提出了Z源逆变器，这种逆变器省去了直流升压环节，把升压和逆变耦合在一起，利用逆变器中的零矢量来完成升压操作，克服了传统电压型逆变器不允许出现直通现象，电流源逆变器不允许出现开路现象，从而提高了电路工作的可靠性，降低了应用成本。但传统Z源逆变器存在升压能力不足，输入电流不连续等缺点，因此对Z源逆变器的拓扑进行改进和拓展是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术存在的不足，提出一种混合开关电感高输出电压增益Z源逆变器。具体技术实施方案如下：

一种混合开关电感高输出电压增益Z源逆变器包括输入电压源单元、开关型Z源网络单元、三相逆变器单元以及三相交流负载单元。所述输入电压源单元包括直流电压源Vin、电感L1、电容C1、二极管D1、D2、D3；所述开关型Z源网络单元包括上开关电感单元，由电感L2、L3，电容C2、C3以及二极管D6构成，其连接方式为：电感L3串联电容C2一端并和二极管D6阴极相连，电感L2串联电容C3一端并和二极管D6阳极相连，其余端并联；下准开关电感单元，由电感L4、L5，二极管D4、D5以及电容C6构成，其连接方式为：电感L4一端和电容C6负极、二极管D5阳极相连，电感L5一端和电容C6阳极、二极管D4阴极相连，其余端并联。所述电容C1、C2、C3、C4、C5、C6均为极性电容，所述电容C2、C3容值相等，所述电感L2、L3感值相等，所述电感L4、L5感值相等。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)与传统Z源逆变器相比，本发明具有更高的升压比，通过采用不对称的开关电感单元替代传统Z源网络中的两个电感，一方面减少总体电感需求量，进而减小了系统体积，另一方面开关电感的使用极大的提升了电路的升压能力。

(2)与传统Z源逆变器相比，本发明具有输入电流连续，电流纹波小等特点，适用于燃料电池、光伏发电等一类新能源系统中，从而拓宽了其应用范围。

(3)本发明中，所述电容C1、C2、C3、C4、C5、C6均为极性电容，与传统Z源逆变器在相同的升压情况下，电容C4、C5的电压应力要更小。

附图说明

图1为传统Z源三相逆变器结构图；

图2为本发明混合开关电感高输出电压增益Z源逆变器；

图3a为本发明混合开关电感高输出电压增益Z源逆变器在直通状态下的等效电路图；

图3b为本发明混合开关电感高输出电压增益Z源逆变器在非直通状态下的等效电路图；

具体实施方式