[发明专利]Z源三电平逆变器及空调系统

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器领域，特别地涉及Z源三电平逆变器及含有该Z源三电平逆变器的空调系统。

背景技术

能源供应紧张和环境保护的压力使清洁可再生能源发电技术在世界范围内受到高度重视。其中，光伏发电具有无地域限制、无燃料消耗、无污染物和噪声排放等特点，在提供清洁、可靠的电力方面具有明显的优势。目前光伏产业正在由“补充能源”走向“替代能源”。并网变换器是光伏并网发电系统的核心装置，其拓扑结构对转换效率及成本控制起着至关重要的作用。传统变换器上下桥臂直通时会造成变换器短路，为避免这一情况通常需要在变换器控制信号中引入死区，进而造成变换器安全性下降输出谐波含量增加；为提高转换效率，如果采用无隔离变压器结构，但势必会造成电压变换率高、输出共模电压高及谐波含量高等缺陷。当前光伏空调并网环节如果采用隔离变压器实现光伏电池向电网的电能传递，使系统存在成本高、重量重、体积大，转换效率低等缺点。当前三相光伏空调及系统拓扑结构如图1所示。电网输入端为380V三相交流电源，采用三相不可控整流+PFC拓扑或双向全桥PWM变换，为三相交流负载(压缩机)供电，其中不可整流+PFC变换，给电网带来大量的无功功率及谐波污染，而双向全桥PWM变换，采用了隔离变压器进行电网与光伏逆变环节进行隔离，从而增加系统体积、重量和成本，同时降低了变换效率。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的采用无隔离变压器结构则电压变换率高、输出共模电压高及谐波含量高等缺陷或者采用隔离变压器则使系统存在成本高、重量重、体积大，转换效率低等技术问题，本发明提供一种Z源三电平逆变器。

本发明提供了一种Z源三电平逆变器，其与智能功率模块相连接，智能功率模块与永磁同步电机相连接，Z源三电平逆变器包括分压电容器、第一二极管D1、第二二极管D2、X形阻抗网络以及双向变流器，其中，双向变流器采用半桥两桥臂二极管箝位三电平拓扑结构。

作为优选，分压电容器包括串联连接的C_dc1和C_dc2，太阳能电池板输出的直流电压Upv经分压电容器C_dc1和C_dc2分压后，通过第一二极管D1和第二二极管D2输入至X形阻抗网络。

作为优选，X形阻抗网络包括第一电感器L1、第二电感器L2以及第一电容器C1、第二电容器C2。

作为优选，双向变流器包括第一至第八功率开关晶体管Sa1、Sa2、Sa3、Sa4、Sb1、Sb2、Sb3、Sb4以及第三至第六二极管Da5、Da6、Db5、Db6，

作为优选，其中，第一二极管D1的阳极与分压电容器C_dc1的正极连接，并且第一二极管D1的阴极与X形阻抗网络中的第一电感器L1的一端以及第一电容器C1的一端连接；第二二极管D2的阴极与第二分压电容器C_dc2的负极和接地电压连接，并且第二二极管D2的阳极与X形阻抗网络中的第二电感器L2的一端和第二电容器C2的一端连接；第一电感器L1的另一端与第二电容器C2的另一端以及双向变流器中的第一功率开关晶体管Sa1的漏极和第五功率开关晶体管Sb1的漏极连接，并且与智能功率模块的输入端连接；第二电感器L2的另一端与第二电容器C1的另一端以及双向变流器中的第四功率开关晶体管Sa4的源极和第八功率开关晶体管Sb4的源极连接。

作为优选，第一功率开关晶体管Sa1的源极连接第二功率开关晶体管Sa2的漏极以及第三二极管Da5的阴极，第二功率开关晶体管Sa2的源极与第三功率开关晶体管Sa3的漏极连接并且经由电感器Lb成为三相电网的B相电压Ub，第三功率开关晶体管Sa3的源极连接第四功率开关晶体管Sa4的漏极以及第四二极管Da6的阳极，其中，第四二极管Da6的阴极和第三二极管Da5的阳极与参考电压0连接，第五功率开关晶体管Sb1的源极连接第六功率开关晶体管Sb2的漏极以及第五二极管Db5的阴极，第六功率开关晶体管Sb2的源极与第七功率开关晶体管Sb3的漏极连接并且经由电感器La成为三相电网的A相电压Ua，第七功率开关晶体管Sb3的源极连接第八功率开关晶体管Sb4的漏极以及第六二极管Db6的阳极，第八功率开关晶体管Sb4的源极与X形阻抗网络中的电感器L2的另一端以及第四功率开关晶体管Sa4的源极连接，第六二极管Db6的阴极和第五二极管Db5的阳极与参考电压0连接，并且经由电感器Lc成为三相电网的C相电压Uc。

本发明还提供一种空调系统，其包括根据上述任一技术方案中的Z源三电平逆变器。