单抽头电感z源逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于逆变器技术领域。
【背景技术】
[0002] 电压源逆变器作为交流供电电源广泛应用于交流电机驱动系统、UPS、感应加热系 统、电池分布式交流电源、静态无功发生器等领域。传统的=相电压源逆变器，是通过逆变 器将直流转化为交流对负载进行供电，但是由于传统逆变电源无法实现升压控制，其应用 场合受到很多限制，并且为了防止桥臂直通造成器件损坏，需要设置死去时间，运样会影响 输出波形质量，增加谐波含量。
[0003] 为了解决上述问题提出了Z源逆变器，如图1所示，它具有输入电源灵活、不需要 大容量储能元件、结构紧凑、体积小、效率高的特点，两路电感起到双级滤波和限流的作用， 允许逆变桥桥臂开路和短路，并依靠其实现升降压功能，不仅保持了输出参考电压不变，还 解决了死区问题，改善了输出电压质量。
[0004]然而，现有的Z源逆变器在理论上仍存在一定的局限性和不足：（1)升压能力受 到直通时间的限制，直通时间过大会导致输出电压谐波含量增大；（2)无法实现共地；（3) 直流电源输入电流断续；(4)对器件产生较大电压应力；（5)在启动时，直流电源会与Z源 电容和反并联二极管构成通路，产生较大的谐振电流，导致器件损坏，因此应用范围受到限 制。
【发明内容】
[0005]本发明目的是为了解决现有Z源逆变器直通时间受限导致升压能力较小、器件电 压应力大、不共地W及启动时产生谐振电流的问题，提供了一种单抽头电感Z源逆变器。
[0006]本发明所述单抽头电感Z源逆变器，它包括S相逆变器和输出滤波器，它还包括 单抽头电感Z源网络，直流电源输出端连接单抽头电感Z源网络的输入端，单抽头电感Z源 网络的输出端连接=相逆变器的输入端，=相逆变器的输出端连接输出滤波器的输入端， 输出滤波器的输出端输出电压为负载供电； 阳007]所述单抽头电感Z源网络包括电容C、抽头电感L二极管Dl、二极管D2、二极管D3 和绝缘栅双极型晶体管Sl;
[0008]直流电源的正极输出端连接抽头电感L的正极端，抽头电感L的中屯、抽头连接二 极管Dl的阳极，抽头电感L的负极端连接二极管D3的阳极，二极管Dl的阴极同时连接= 相逆变器的正极输入端、二极管D3的阴极、二极管D2的阳极和绝缘栅双极型晶体管的发射 极，绝缘栅双极型晶体管的集电极同时连接二极管D2的阴极和电容C的一端，电容C的另 一端同时连接直流电源的负极输出端和=相逆变器的负极输入端。
[0009] 本发明的优点：
[0010] 本发明将单抽头电感和单电容结合，形成新型的Z源网络，通过改变抽头电感的 应比可W实现较小的直通时间产生较大的电压增益，解决了共地问题，减小了电压应力，抑 制了启动时产生的谐振电流，并通过使用绝缘栅双极晶体管实现=相逆变器输入电压的有 源嵌位，实现了在直通时开关器件的准零电压、准零电流开通，减小了开关损耗。运些优点 使单抽头电感Z源逆变器更适合应用在新能源供电系统。
[0011] 本发明针对传统Z源逆变器的电流断续问题，提出两种升压模式，可通过电感值 的选取实现电流连续升压模式和电流断续升压模式，在电流断续的情况下产生更高的升压 能力，有效地结合了两种电流运行模式。
[0012] 本发明在现有Z源逆变器主电路拓扑结构的基础上经过改进获得，它克服了传统 Z源逆变器升压能力小、电压应力大W及启动时电流大的问题，并且增加有源巧位功能，减 小了开关损耗，通过将两证电流运行模式相结合，可W利用各自的优点，将=相逆变器负极 输出端与电源地相连，减小了电磁干扰，增加了电路的可靠性。
【附图说明】
[0013] 图1是现有技术的Z源逆变器的拓扑结构图；
[0014] 图2是本发明所述单抽头电感Z源逆变器的拓扑结构图；
[0015] 图3是图2为直通状态时，单抽头电感Z源逆变器的等效电路图；
[0016] 图4是图2为非直通状态时，单抽头电感Z源逆变器的等效电路图；
[0017] 图5是本发明所述单抽头电感Z源逆变器电压空间矢量分布图；
[0018] 图6是本发明所述单抽头电感Z源逆变器电压空间矢量的参考矢量合成图；
[0019] 图7是在现有矢量控制基础上增加有源巧位的修改SVPWM控制开关状态示意图；
[0020] 图8是仿真中连续模式下S相逆变器输入端电压Ui图；
[0021] 图9是仿真中连续模式下电容C的电压图；
[0022] 图10是仿真中放大50倍Sl开关信号与Sl集射电压图；
[0023] 图11是仿真中连续模式下输出线电压IU图；
[0024] 图12是仿真中连续模式下电源输出电流图；
[0025] 图13是仿真中断续模式下S相逆变器输入电压Ui图；
[0026] 图14是仿真中断续模式下电容C电压图；
[0027] 图15是仿真中断续模式下输出线电压IU图；
[0028] 图16是仿真中断续模式下电源输出电流图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0029] 一：下面结合图2-图4说明本实施方式，本实施方式所述单抽头电 感Z源逆变器，它包括S相逆变器1和输出滤波器2,它还包括单抽头电感Z源网络3,直流 电源输出端连接单抽头电感Z源网络3的输入端，单抽头电感Z源网络3的输出端连接= 相逆变器1的输入端，=相逆变器1的输出端连接输出滤波器2的输入端，输出滤波器2的 输出端输出电压为负载供电；
[0030] 所述单抽头电感Z源网络3包括电容C、抽头电感L二极管Dl、二极管D2、二极管 D3和绝缘栅双极型晶体管Sl;
[0031] 直流电源的正极输出端连接抽头电感L的正极端，抽头电感L的中屯、抽头连接二 极管Dl的阳极，抽头电感L的负极端连接二极管D3的阳极，二极管Dl的阴极同时连接= 相逆变器I的正极输入端、二极管D3的阴极、二极管D2的阳极和绝缘栅双极型晶体管的发 射极，绝缘栅双极型晶体管的集电极同时连接二极管D2的阴极和电容C的一端，电容C的 另一端同时连接直流电源的负极输出端和=相逆变器1的负极输入端。
[0032] 本实施方式中，针对现有Z源逆变器进行改进，通过单抽头电感和单电容形成新 的Z源结构，通过增加直通矢量占空比和改变抽头电感应比来提高升压能力，其工作原理 为：将抽头电感Z源逆变器中绝缘栅双极型晶体管Sl关断，使=相逆变器1上、下桥臂直 通，此时单抽头电感Z源网络3与=相逆变器1断开连接，为直通状态，此时直流电源给抽 头电感充电，同时电感对电流起到限流作用，此时等效电路图如图3所示。当=相逆变器1 处于正常工作状态，开通绝缘栅双极型晶体管Sl，此时单抽头电感Z源网络3与=相逆变器 1同时为负载提供能量，为非直通状态；此时单抽头电感Z源网络3与电源同时给输出电路 提供能量，此时等效电路图如图4所示。
【具体实施方式】 [0033] 二：下面结合图2-图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一 作进一步说明，该单抽头电感Z源逆变器的升压控制模式的调制方法为：
[0034] 设置单抽头电感Z源逆变器包括两种状态：
[0035] 状态一、直通状态：关断绝缘栅双极型晶体管SI,使=相逆变器1的上、下桥臂直 通，此时单抽头电感Z源网络3与=相逆变器1断开连接；
[0036] 状态二、非直通状态：使=相逆变器1处于正常工作状态，开通绝缘栅双极型晶体 管SI,此时单抽头电感Z源网络3与=相逆变器1同时为负载提供能量；
[0037] 设定在一个开关周期T中，状态一的持续