具有高升壓比能力的三繞組耦合電感型z源逆變器電路的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于逆變器技術領域。
【背景技術】
[0002]電壓源逆變器作為交流供電電源廣泛應用于交流電機驅動系統(tǒng)、UPS、感應加熱系統(tǒng)、電池分布式交流電源、靜態(tài)無功發(fā)生器等領域。傳統(tǒng)的三相電壓源逆變器，是通過逆變器將直流轉化為交流對負載進行供電，但是由于傳統(tǒng)逆變電源無法實現(xiàn)升壓控制，其應用場合受到很多限制，并且為了防止橋臂直通造成器件損壞，需要設置死去時間，這樣會影響輸出波形質量，增加諧波含量。
[0003]為了解決上述問題提出了 Z源逆變器，具有輸入電源靈活、不需要大容量儲能元件、結構緊湊、體積小、效率高的特點，兩路電感起到雙級濾波和限流的作用，允許逆變橋橋臂開路和短路，并依靠其實現(xiàn)升降壓功能，不僅保持了輸出參考電壓不變，還解決了死區(qū)問題，改善了輸出電壓質量。
[0004]然而，現(xiàn)有的Z源逆變器存在很多缺陷:一方面，傳統(tǒng)Z源逆變器雖然擁有提升母線電壓的能力，但是在某些行業(yè)中，如風電行業(yè)，現(xiàn)有的升壓能力不夠，不能滿足實際需求；另一方面，升壓比與調制比是相互制約的，升壓比增大了就意味著調制比要減小，降低整個逆變器的升壓能力，增加系統(tǒng)的成本，因此在實際中升壓比不可能達到極限值。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有Z源逆變器升壓能力較差、升壓比較低的問題，提供了一種具有高升壓比能力的三繞組耦合電感型Z源逆變器電路。
[0006]本發(fā)明所述具有高升壓比能力的三繞組耦合電感型Z源逆變器電路，包括三相逆變器和三繞組耦合電感型Z源網絡，直流電源Vin輸出端連接三繞組耦合電感型Z源網絡的輸入端，三繞組耦合電感型Z源網絡的輸出端連接三相逆變器的輸入端，三相逆變器的輸出端為負載供電；
[0007]三繞組耦合電感型Z源網絡包括電容C1、電容C2、三繞組電感、二極管D1、二極管D2和二極管D3，三繞組電感由初級繞組N1、次級繞組N2和次級繞組N3構成；
[0008]直流電源Vin的正極輸出端連接初級繞組N1的正極端，初級繞組N1的負極端連接二極管D1的陽極，二極管D1的陰極同時連接二極管D2的陽極、電容C1的正極和次級繞組N2的正極端，電容C1的負極同時連接直流電源Vin的負極和三相逆變器的負極輸入端，二極管D2的陰極同時連接電容C2的正極和次級繞組N3的正極端，電容C2的負極同時連接次級繞組N2的負極端和二極管D3的陽極，二極管D3的陰極和次級繞組N3的負極端相連接，同時連接三相逆變器的正極輸入端。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明提供了一種高升壓比的三繞組耦合電感型Z源逆變器電路，以提高變換器升壓倍數(shù)，提升工作區(qū)間。利用逆變器非直通狀態(tài)和直通狀態(tài)，完成電感電容的充放電控制，實現(xiàn)升壓。同時利用電感耦合的原理，獲得了比傳統(tǒng)Z源逆變器升壓比更高的效果。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明所述具有高升壓比能力的三繞組耦合電感型Z源逆變器電路的結構示意圖；
[0011]圖2是非直通狀態(tài)時三繞組耦合電感型Z源網絡的等效電路圖；
[0012]圖3是直通狀態(tài)時三繞組耦合電感型Z源網絡的等效電路圖；
[0013]圖4是本發(fā)明所述三繞組耦合電感型Z源逆變器電路與傳統(tǒng)Z源逆變器的升壓能力比較示意圖。
【具體實施方式】
[0014]【具體實施方式】一:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述具有高升壓比能力的三繞組耦合電感型Z源逆變器電路，包括三相逆變器1和三繞組耦合電感型Z源網絡2，直流電源Vin輸出端連接三繞組耦合電感型Z源網絡2的輸入端，三繞組耦合電感型Z源網絡2的輸出端連接三相逆變器1的輸入端，三相逆變器1的輸出端為負載供電；
[0015]三繞組耦合電感型Z源網絡2包括電容C1、電容C2、三繞組電感、二極管D1、二極管D2和二極管D3，三繞組電感由初級繞組N1、次級繞組N2和次級繞組N3構成；
[0016]直流電源Vin的正極輸出端連接初級繞組N1的正極端，初級繞組N1的負極端連接二極管D1的陽極，二極管D1的陰極同時連接二極管D2的陽極、電容C1的正極和次級繞組N2的正極端，電容C1的負極同時連接直流電源Vin的負極和三相逆變器1的負極輸入端，二極管D2的陰極同時連接電容C2的正極和次級繞組N3的正極端，電容C2的負極同時連接次級繞組N2的負極端和二極管D3的陽極，二極管D3的陰極和次級繞組N3的負極端相連接，同時連接三相逆變器1的正極輸入端。
[0017]【具體實施方式】二:下面結合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，設置三繞組耦合電感型Z源逆變器電路包括兩種狀態(tài):
[0018]狀態(tài)一、直通狀態(tài):二極管D1關斷，二極管D2和二極管D3導通，次級繞組N2的電壓被鉗位于電容C1兩端的電壓次級繞組N3的電壓被鉗位于電容C2兩端的電壓ν?;
[0019]狀態(tài)二、非直通狀態(tài):二極管D1導通，二極管D2和二極管D3關斷，直流電源Vin給初級繞組N1充電，同時在次級繞組N2和次級繞組N3上感生出電壓。
[0020]本發(fā)明中，當三繞組電感的匝數(shù)比為N1:N2:N3 = 2:1:1時，與傳統(tǒng)的Z源逆變器升壓比對比如圖4所示，曲線a為本發(fā)明提出的三繞組耦合電感型Z源逆變器電路的升壓比，曲線b為傳統(tǒng)Z源逆變器的升壓比，由圖4可以看出，在相同的直通占空比下，本發(fā)明提出的三繞組耦合電感型Z源逆變器電路具有比傳統(tǒng)的Z源逆變器更高的升壓能力。
【主權項】
1.具有高升壓比能力的三繞組耦合電感型Z源逆變器電路，其特征在于，包括三相逆變器(1)和三繞組耦合電感型Z源網絡(2)，直流電源Vin輸出端連接三繞組耦合電感型Z源網絡(2)的輸入端，三繞組耦合電感型Z源網絡(2)的輸出端連接三相逆變器(1)的輸入端，三相逆變器(1)的輸出端為負載供電； 三繞組耦合電感型Z源網絡(2)包括電容C1、電容C2、三繞組電感、二極管D1、二極管D2和二極管D3，三繞組電感由初級繞組N1、次級繞組N2和次級繞組N3構成； 直流電源Vin的正極輸出端連接初級繞組N1的正極端，初級繞組N1的負極端連接二極管D1的陽極，二極管D1的陰極同時連接二極管D2的陽極、電容C1的正極和次級繞組N2的正極端，電容C1的負極同時連接直流電源Vin的負極和三相逆變器(1)的負極輸入端，二極管D2的陰極同時連接電容C2的正極和次級繞組N3的正極端，電容C2的負極同時連接次級繞組N2的負極端和二極管D3的陽極，二極管D3的陰極和次級繞組N3的負極端相連接，同時連接三相逆變器(1)的正極輸入端。2.根據(jù)權利要求1所述具有高升壓比能力的三繞組耦合電感型Z源逆變器電路，其特征在于，設置三繞組耦合電感型Z源逆變器電路包括兩種狀態(tài): 狀態(tài)一、直通狀態(tài):二極管D1關斷，二極管D2和二極管D3導通，次級繞組N2的電壓被鉗位于電容C1兩端的電壓Vcl，次級繞組N3的電壓被鉗位于電容C2兩端的電壓Vc2 ; 狀態(tài)二、非直通狀態(tài):二極管D1導通，二極管D2和二極管D3關斷，直流電源Vin給初級繞組N1充電，同時在次級繞組N2和次級繞組N3上感生出電壓。
【專利摘要】具有高升壓比能力的三繞組耦合電感型Z源逆變器電路，屬于逆變器技術領域，為解決現(xiàn)有Z源逆變器升壓能力較差、升壓比較低的問題。本發(fā)明三繞組耦合電感型Z源網絡直流電源正極輸出端連接初級繞組N1正極端，初級繞組N1負極端連接二極管D1陽極，二極管D1陰極同時連接二極管D2陽極、電容C1正極和次級繞組N2正極端，電容C1負極同時連接直流電源負極和三相逆變器負極輸入端，二極管D2陰極同時連接電容C2正極和次級繞組N3正極端，電容C2負極同時連接次級繞組N2負極端和二極管D3陽極，二極管D3陰極和次級繞組N3負極端相連接，同時連接三相逆變器正極輸入端。本發(fā)明用于直流電源。
【IPC分類】H02M7/5387, H02M3/08
【公開號】CN105406751
【申請?zhí)枴緾N201511028150
【發(fā)明人】張千帆, 董帥, 王好樂, 王睿, 張璞汝
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月30日