[发明专利]开关电感Γ型Z源逆变器拓扑结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关电感Γ型Z源逆变器拓扑结构。

背景技术

现有的Z源逆变器的拓扑结构有多种，如：如图2所示的传统Z源逆变器、如图3所示的准Z源逆变器、如图4所示的开关电感Z源逆变器和如图5所示的准开关电感Z源逆变器等。从图2～5可以看出，以上各种Z源逆变器中除了有电感以外，均含有两个电容元件，且电容的电压应力随着直通占空比的增加而增加。由于电容电压应力变化范围较大，这将降低电容的使用寿命，并限制了直通占空比的大小；系统启动时可能存在冲击电流；此外，以上Z源逆变器中电感电流应力较大。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的是提供一种开关电感Γ型Z源逆变器的拓扑结构，该逆变器的Z源网络中仅含有一个电容元件，并使电容电压应力为一定值，并在相同电压增益条件下降低了电感电流应力。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种开关电感Γ型Z源逆变器拓扑结构，该拓扑结构包括有直流电源、逆变桥，其特征在于：在所述直流电源与逆变桥之间加入一个含有开关电感单元的Γ型Z源网络，即在逆变桥的前端连接含有开关电感单元的Γ型Z源网络。

所述含有开关电感单元的Γ型Z源网络包括三个电感、一个电容和四个二极管；设三个电感分别为1#电感L₁、2#电感L₂和3#电感L₃；四个二极管分别为1#二极管D₁、2#二极管D₂、3#二极管D₃和4#二极管D₄；一个电容为1#电容C；

所述1#二极管D₁的阳极与直流电源Vdc的正极相连，D₁的阴极分别与1#电感L₁的一端、2#电感L₂的一端和2#二极管D₂的阳极相连；1#电感L₁的另一端与电容C的正极相连，电容C的负极与直流电源Vdc的负极和逆变桥的下桥臂相连；2#电感L₂的另一端与3#二极管D₃和4#二极管D₄的阳极相连；3#电感L₃的一端与2#二极管D₂的阴极和3#二极管D₃的阴极相连，3#电感L₃的另一端与4#二极管D₄的阴极和逆变桥的上桥臂相连。

所述L₁=L₂=L₃=L，L为含有开关电感单元的Γ型Z源网络中电感元件的电感量。

本发明具有如下的优点和技术效果：

1.将传统的Z源网络中含有两个电容，减为仅含有一个电容，且在升压过程中电容电压应力为一定值，可延长系统的使用寿命、缩小系统体积和降低系统成本。

2.在相同的电压增益下，电容电压应力为一定值，与其它类型Z源逆变器相比降低了电容电压应力。

3.由于开关电感单元在逆变桥的前端，所以该逆变器可避免系统启动时对逆变桥的冲击电流。

4.在相同电压增益的条件下，开关电感Γ型Z源逆变器的电感电流增益小于传统Z源逆变器和开关电感Z源逆变器。

附图说明：

图1为本发明的电感型Z源逆变器拓扑结构；

图2为传统Z源逆变器；

图3为准Z源逆变器；

图4为开关电感Z源逆变器；

图5为开关电感准Z源逆变器；

图6为本发明在直通状态时，开关电感Γ型Z源逆变器拓扑结构；

图7为本发明在非直通状态时，开关电感Γ型Z逆变器拓扑结构；

图8为传统Z源逆变器、开关电感Z源逆变器和开关电感Γ型Z源逆变器电压增益对比曲线；

图9为传统Z源逆变器、开关电感Z源逆变器和开关电感Γ型Z源逆变器电容电压应力对比曲线；

图10为传统Z源逆变器和开关电感Γ型Z源逆变器电感电流应力对比曲线；

图11为开关电感Z源逆变器和开关电感Γ型Z源逆变器电感电流应力对比曲线。

具体实施方式

结合附图对本发明的电感型Z源逆变器拓扑结构加以说明。

本发明的逆变器的开关电感Γ型Z源网络中仅含有一个电容元件；在升压过程中，电容电压应力为一定值；在相同电压增益条件下的电感电流应力较小。