一种隔离型z源逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及隔离型Z源逆变器，属于电力电子变换器领域。
【背景技术】
[0002] Z源逆变器为一种单级升降压逆变器，其输入电压较宽，可以避免由于EMI问题造 成桥臂直通给系统带来的损害，基于以上的优点，Z源逆变器在新能源开发领域具有较为重 要的研宄意义。
[0003] 但是，Z源逆变器一般运用于非隔离场合，其在一些由安规要求必须隔离的场合的 应用受到限制，同时，Z源逆变器在轻载时，Z源电感易进入断续模式，Z源逆变器的这些特 点限制了它的应用。
【发明内容】
[0004] 针对上述【背景技术】的不足，本发明提供了一种隔离型Z源逆变器，用以实现高效 率的功率变换，变换器的体积减小，不仅隔离了输入输出，同时提供了一种新的控制方式， 增大了 Z源逆变器的输入电压范围，拓展了其在隔离场合的应用范围。
[0005] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0006] 一种隔离型Z源逆变器，包括依次连接的变换部分、变压器、整流部分以及Z源逆 变部分，前级的输入端连接直流电压源，输出端连接变压器原边，变压器的副边连接整流部 分的输入端，整流部分的输出端连接Z源逆变部分；所述Z源逆变部分包括Z源结构和逆变 桥，具体的，上述Z源结构包括：
[0007] 第一电感，第二电感，第一电容，第二电容，第一功率二极管；其中，第一电感一端 与第一功率二极管阳极、第一电容一端相连，第一电感另一端与第二电容的一端以及逆变 桥的负端相连；第一功率管的阴极与第二电容的一端、第二电感的一端相连，第二电感的另 一端与第一电容的另一端、逆变桥的正端相连；整流部分的输出端连接到第一电感和第二 电容之间，或者整流部分的输出端连接到第二电感和第二电容之间。
[0008] 进一步的，上述逆变桥包括：第一桥臂，第二桥臂，第三桥臂；所述第一桥臂，第二 桥臂，第三桥臂功率开关管上管的阳极为逆变桥正端，第一桥臂，第二桥臂，第三桥臂功率 开关管下管的阴极为逆变桥负端；各桥臂的中间点连接负载。
[0009] 作为一种优选，上述变换部分为一个全桥变换结构，具体包括：第一功率开关管、 第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管；其中，第一功率开关管的阳极、第二 功率开关管的阳极与直流电压源正极连接，第三功率开关管的阴极、第四功率开关管的阴 极与直流电压源负极连接；第一功率管的阴极、第三功率管的阳极与变压器原边一端相连； 第二功率管的阴极、第四功率管的阳极与变压器原边的另一端相连。
[0010] 进一步的，上述整流部分包括：第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极 管、第四整流二极管；其中第一整流二极管的阳极、第三整流二极管的阴极与变压器副边一 端相连，第二整流二极管的阳极、第四整流二极管的阴极与与变压器副边另一端相连；第一 整流二极管的阴极与第二整流二极管的阴极相连，第三整流二极管的阳极与第四整流管阳 极相连；
[0011] 第一整流二极管的阴极、第二整流二极管的阴极与第一电感相连；第三整流二极 管的阳极、第四整流二极管的阳极与第二电容相连。
[0012] 作为一种优选，上述变压器的副边包括两个绕组，整流部分包括八个整流二极 管；
[0013] 第一整流二极管的阳极、第二整流二极管的阴极与变压器副边第一绕组同名端相 连，第三整流二极管的阳极、第四整流二极管的阴极与与变压器副边第一绕组异名端相连； 第一整流二极管的阴极与第二整流二极管的阴极相连，第三整流二极管的阳极与第四整流 管阳极相连；
[0014] 第五整流二极管的阳极、第七整流二极管的阴极与变压器副边第二绕组同名端相 连，第六整流二极管的阳极、第八整流二极管的阴极与与变压器副边第二绕组异名端相连； 第五整流二极管的阴极与第六整流二极管的阴极相连，第七整流二极管的阳极与第八整流 管阳极相连；
[0015] 第一整流二极管的阴极与第二整流二极管的阴极连接的支路、第三整流二极管的 阳极与第四整流二极管的阳极连接的支路作为整流部分第一输出连接在第一电感和第二 电容之间；第五整流二极管的阴极与第六整流二极管的阴极连接的支路、第七整流二极管 的阳极与第八整流二极管的阳极连接的支路作为整流部分第二输出连接在第二电感和第 二电容之间；
[0016] 第一整流二极管的阴极、第二整流二极管的阴极与第一电感相连，第五整流二极 管的阴极、第六整流二极管的阴极与第二电感一端相连，第三整流二极管的阳极、第四整流 二极管的阳极与第二电容相连，第七整流二极管的阳极、第八整流二极管的阳极与第二电 容的另一端相连。
[0017] 作为一种优选，上述变换部分为一个交错双管正激结构，包括：第一功率开关管、 第一续流二极管、第二功率开关管、第二续流二极管、第三功率开关管、第三续流二极管、第 四功率开关管、第四续流二极管、；其中，第一功率开关管的阳极、第三功率开关管的阳极、 第二续流二极管的阴极和第四续流二极管的阴极与直流电压源正极连接，第二功率开关管 的阴极、第四功率开关管的阴极、第一续流二极管的阳极和第三续流二极管的阳极与直流 电压源负极连接；第一功率管的阴极、第二功率管的阳极与变压器原边一端相连；第三功 率管的阴极、第四功率管的阳极与变压器原边的另一端相连；
[0018] 变压器对应为两个，整流部分包括三个整流二极管；第一整流二极管的阴极、第二 整流二极管的阴极和第三整流二极管的阴极相连，第一整流二极管的阳极与第一变压器副 边同名相连；第二整流二极管的阳极与第二变压器副边边同名端相连；第一变压器副边异 名端、第二变压器副边异名端与第三整流二极管的阳极相连；第三整流二极管的两端为整 流部分的输出端，其阴极和阳极分别连接到到第一电感和第一电容之间，或者其阴极和阳 极分别连接到到第二电感和第一电容之间。
[0019] 上述第一、第二、第三、第四功率开关管为MOS管；逆变桥第一桥臂，第二桥臂，第 三桥臂功率开关管为MOS管或者IGBT。
[0020] 本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0021] 将Z源逆变器的应用场合拓展到隔离场合，扩大了其应用范围，同时，前级全桥变 换器易于实现软开关，通过控制前级的输出，为后级Z源逆变提供了一种新的控制变量，输 入电压范围更宽。前级全桥变压器两副边隔离型Z源逆变器，在输入电压低时提供了双路 整流输出电压，输入电压高时，可通过减小占空比来控制束流输出电压，因此，进一步扩大 了电压的输入范围。
[0022] 针对全桥型Z源逆变器前级变换器不能桥臂直通，为使整个系统具有更高的可靠 性，前级变换器采用正激型可防止桥臂直通现象的出现。正激型Z源逆变器保留了 Z源抗 EMI，可靠性高的优点，使整个系统更加稳定。
【附图说明】
[0023] 图1为一种隔离型Z源逆变器的变换部分、变压器和整流部分电路拓扑图；
[0024] 图2为图1对应的后级Z源结构和逆变桥部分电路拓扑图；
[0025] 图3、图4、图5为输入电压Vin= 120V，输出电压VQ= 110V时升压实验波形；
[0026] 图6、图7、图8为输入电压Vin= 280V，输出电压VQ= 110V时降压实验波形；
[0027] 图9为一种隔离型Z源逆变器的变换部分、变压器和整流部分电路拓扑图；
[0028] 图10为图9对应的后级Z源结构和逆变桥部分电路拓扑图；
[0029] 图11 一种隔离型Z源逆变器的变换部分、变压器和整流部分电路拓扑图；
[0030] 图12为图11对应的后级Z源结构和逆变桥部分电路拓扑图；
[0031] 其中，Q1-第一功率开关管，Q2-第二功率开关管，Q3-第三功率开关管，Q4-第四 功率开关管，Tr-变压器，V in_直流电压源；
[0032] Drll-第一整流二极管，Drl2-第二整流二极管，Drl3-第三整流二极管，Drl4-第 四整流二极管，Dr21-第五整流二极管，Dr22-第六整流二极管，Dr23-第七整流二极管， Dr24-第八整流二极管；
[0033] D1-第一功率二极管，Dwl-第一续流二极管，Dw2_第二续流二极管，Dw3_第三续流 二极管，Dw4-第四续流二极管，L1-第一电感，L2-第二电感，C1-第一电容，C2-第二电容， S1-第一逆变功率开关管，S2-第二逆变功率开关管，S3-第三逆变功率开关管，S4-第四逆 变功率开关管，S5-第五逆变功率开关管，S6-第六逆变功率开关管。
【具体实施方式】
[0034] 本发明提供一种隔离型Z源逆变器，为使本发明的目的，技术方案及效果更加清 楚，明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0035] 下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：
[0036]如图1所示的隔离型Z源逆变器，包括：直流电压源Vin、第一功率开关管Q1、第二 功率开关管Q2、第三功率开关管Q3、第四功率开关管Q4 ;其中：第一功率开关管Q1的阳极、 第二功率开关管Q2的阳极与直流电压源Vin正极连接，第三功率开关管Q3的阴极、第四功 率开关管Q4的阴极与直流电压源V in负极连接，第一功率管Q1的阴极、第三功率管Q3的阳 极与变压器Tr原边一端相连，第二功率管Q2的阴极、第四功率管Q4的阳极与变压器Tr原 边另一端相连。
[0037] 该隔离型Z源逆变器中包括一个全桥整流电路部分，其包括：第一整流二极管 Drll、第二整流二极管Drl2、第三整流二极管Drl3、第四整流二极管Drl4 ;其中第一整流二 极管Drll的阳极、第三整流二极管Drl3的阴极与变压器副边一端相连，第二整流二极管 D