一种新型耦合电感增压准Z源逆变电路

本发明涉及dc-ac变换领域，特别是涉及一种新型耦合电感增压准z源逆变电路。

背景技术：

1、在两次工业革命过后，人类对于煤炭、石油等不可再生能源的开采与利用不断增加，生态环境污染问题也日益突出，在如此严峻的环境背景下，对于太阳能、风能等可再生能源的发展利用也逐渐成为人类未来能源利用的主要方向。

2、在新能源发展的进程中，dc-ac逆变器在并网系统中逐渐担任起了越来越重要的角色，因此对于dc-ac逆变器的研究与创新也成为新能源并网系统的主要研究方向之一，但传统的dc-ac逆变器普遍存在结构复杂、工作效率较低等问题。

3、在现有技术中，有一种新型单级升降压z源逆变电路可以将升压与并网两种功能有机结合，在传统逆变零状态上引入了直通信号，因此这种新型单级升降压z源逆变电路具有结构简单，安全可靠等优点；但是此电路也并不能避免传统z源逆变器的升压能力不足等缺点，在获取高升压比的同时，必须要有较高的占空比作为基础，但较高的占空比会限制其应用范围，造成不必要的能源损耗。

4、在现有技术中，还有一种新型低损耗的准z源逆变器，此类准z源逆变器具有较低的元器件应力以及较少的元器件应用，较传统的z源逆变器相比，还具有连续的输入电流、输入输出端共地等优点；但此逆变器受制于升压能力有限的特点，不能应用于广泛的高电压需求电路中。

5、在现有技术中，还有一种改进型的trans-z源逆变器，此类改进型逆变器可以提供连续的输入电流以及有更高的升压能力，与传统的z源与准z源逆变器相比，在相同的匝数比和输入输出电压下，改进型逆变器具有更高的调制指数，可以减少直流母线上的电压应力，减小电流纹波；但是改进的逆变器在启动时会抑制谐振电流，这可能会损坏设备。

6、为了解决上述问题，亟需设计一种新型耦合电感增压准z源逆变电路，在较低占空比、较少元器件和较低电流电压应力的前提下能获得更高的电压增益，更高的工作效率以及更好的逆变效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种新型耦合电感增压准z源逆变电路，用以在较低占空比、较少元器件和较低电流电压应力的前提下能获得更高的电压增益，更高的工作效率以及更好的逆变效果。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种新型耦合电感增压准z源逆变电路，包括：

4、储能模块，用于存储电压；

5、磁性耦合电感增压模块，与所述储能模块连接，用于调节所述储能模块存储的电压；

6、开关模块，分别与所述储能模块和所述磁性耦合电感增压模块连接，用于将调节后的电压输送至负载设备；

7、所述磁性耦合电感增压模块具体包括：耦合电感、第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管；所述耦合电感包括：第一绕组和第二绕组；

8、所述第一绕组的同名端与所述储能模块连接，所述第一绕组的异名端分别与所述第一二极管的正极和所述第一电容的负极连接；所述第一二极管的负极分别与所述第二绕组的异名端和所述第二电容的负极连接；所述第一电容的正极分别与所述第二绕组的同名端和所述第二二极管的正极连接；所述第二二极管的负极分别与所述第二电容的正极、所述储能模块和所述开关模块连接。

9、可选地，所述储能模块包括：直流电源、第一电感、第三二极管、第三电容和第四电容；

10、所述直流电源的正极与所述第一电感的一端连接，所述直流电源的负极分别与所述第三电容的负极、所述开关模块及地连接；所述第一电感的另一端分别与所述第三二极管的正极和所述第四电容的负极连接；所述第三二极管的负极分别与所述第三电容的正极和所述第一绕组的同名端连接；所述第四电容的正极与所述第二二极管的负极连接。

11、可选地，所述开关模块包括：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、第五功率开关管和第六功率开关管；

12、所述第一功率开关管的漏极分别与所述第二二极管的负极、所述第三功率开关管的漏极和所述第五功率开关管的漏极连接，所述第一功率开关管的源极分别与所述第二功率开关管的漏极和所述负载设备连接；所述第二功率开关管的源极分别与所述直流电源的负极、所述第四功率开关管的源极和所述第六功率开关管的源极连接；所述第三功率开关管的源极分别与所述第四功率开关管的漏极和所述负载设备连接；所述第五功率开关管的源极分别与所述第六功率开关管的漏极和所述负载设备连接。

13、可选地，当所述开关模块处于导通时，所述开关模块的工作状态为直通状态，当所述开关模块处于关断时，所述开关模块的工作状态为非直通状态。

14、可选地，当所述开关模块处于直通状态时，所述第三二极管关断，所述第一二极管和所述第二二极管导通；所述第四电容和所述直流电源共同向所述第一电感进行充电；所述第三电容分别向所述第一绕组、所述第二绕组、所述第一电容和所述第二电容进行充电。

15、可选地，当所述开关模块处于非直通状态时，所述第三二极管导通，所述第一二极管和所述第二二极管关断；所述第一电感释放能量，和所述直流电源共同向所述第四电容进行充电；所述第一绕组、所述第二绕组、所述第一电容和所述第二电容共同向所述负载设备释放能量，并向所述第三电容进行充电。

16、可选地，所述开关模块的导通和关断的切换由单极性spwm控制方式进行控制。

17、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

18、本发明提供的新型耦合电感增压准z源逆变电路，结构设计合理，元器件数量少，由储能模块存储电压，磁性耦合电感增压模块调节所述存储电压，开关模块将调节后的电压输送至负载设备，采用磁性耦合电感增压模块替代原有boost电路中的储能电感，使得占空比和匝数比都能自由调节，自由调节匝数比能获得更好的逆变效果，实现在较低占空比的情况下获得更高的电压增益，且在同等电压增益的情况下降低电流电压应力，电流电压应力低即所需工作电压低，从而获得更高的工作效率。

技术特征：

1.一种新型耦合电感增压准z源逆变电路，其特征在于，所述新型耦合电感增压z源逆变电路包括：

2.根据权利要求1所述的新型耦合电感增压z源逆变电路，其特征在于，所述储能模块包括：直流电源、第一电感、第三二极管、第三电容和第四电容；

3.根据权利要求2所述的新型耦合电感增压z源逆变电路，其特征在于，所述开关模块包括：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、第五功率开关管和第六功率开关管；

4.根据权利要求3所述的新型耦合电感增压z源逆变电路，其特征在于，当所述开关模块处于导通时，所述开关模块的工作状态为直通状态，当所述开关模块处于关断时，所述开关模块的工作状态为非直通状态。

5.根据权利要求4所述的新型耦合电感增压z源逆变电路，其特征在于，当所述开关模块处于直通状态时，所述第三二极管关断，所述第一二极管和所述第二二极管导通；所述第四电容和所述直流电源共同向所述第一电感进行充电；所述第三电容分别向所述第一绕组、所述第二绕组、所述第一电容和所述第二电容进行充电。

6.根据权利要求4所述的新型耦合电感增压z源逆变电路，其特征在于，当所述开关模块处于非直通状态时，所述第三二极管导通，所述第一二极管和所述第二二极管关断；所述第一电感释放能量，和所述直流电源共同向所述第四电容进行充电；所述第一绕组、所述第二绕组、所述第一电容和所述第二电容共同向所述负载设备释放能量，并向所述第三电容进行充电。

7.根据权利要求4所述的新型耦合电感增压z源逆变电路，其特征在于，所述开关模块的导通和关断的切换由单极性spwm控制方式进行控制。

技术总结
本发明公开一种新型耦合电感增压准Z源逆变电路，涉及DC‑AC变换领域，包括储能模块、磁性耦合电感增压模块和开关模块，其中储能模块用于存储电压，磁性耦合电感增压模块用于调节储模块储存的电压，开关模块将调节后的电压输送至负载设备。本发明采用磁性耦合电感增压模块替代原有Boost电路中的储能电感，使得占空比和匝数比都能自由调节，实现在较低占空比的情况下获得更高的电压增益，且在同等电压增益的情况下降低电流电压应力。

技术研发人员：张民,贾海涛,权利敏,陈光
受保护的技术使用者：青岛理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13