[实用新型]一种适用于光伏发电的Z源逆变器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种适用于光伏发电的Z源逆变器，属于分布式发电与智能电网技术领域。

背景技术

太阳能的利用是缓解全球能源紧缺与环境污染问题的重要途径，光伏发电就是近年来研究的热点之一。采用目前成熟的电力电子变流技术可将太阳能转换成电能，进而实现电压变换与功率控制。

近年来提出的Z源逆变器由于其显著的特点而得到了广泛关注。其优点主要包括：1、运用直通零电压来升高直流电压以实现逆变器输出电压的升压功能；2、由于Z源网络的引入，提高了逆变桥的安全性；消除了死区对输出交流电压的影响。Z源逆变器的这些优点使其在光伏发电等直流电压大范围变化的应用场合具有明显的优势。

然而，目前传统Z源逆变器还存在如下局限性：1、轻载运行时，Z源网络输出电压的最大值会越来越高，而从高频来看，Z源网络输出电压存在很明显的畸变。2、为了保证电路工作在CCM 模式下，Z源网络电感必须有个最小值，不能设计得太小，这增加了系统的体积、重量和成本；在Z源网络电感比较小的情况下，电感设计、电路电压关系、系统的控制变得相当复杂。

为了解决上述传统Z源逆变器的缺点，使系统具有适应负载大范围变动的能力，可采用增大电感和给二极管并联可控器件的措施。但是增大电感相应地增加了设备的重量、体积和费用，并且不能从根本上解决系统对负载适应能力差的缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种适用于光伏发电的Z源逆变器，在保持Z源逆变器输出电压任意升降、允许逆变桥上下管直通状态等优点的基础上，克服了其固有的缺点和局限性，适应了光伏发电系统中直流电压大范围变化的特点，并可进一步适用于负载大范围变动的场合。

本实用新型的技术方案为：一种适用于光伏发电的Z源逆变器，包括Boost升压电路、直流侧储能电容C、开关管S_a1及其反并联二极管VD_a1、Z源网络、三相逆变桥，光伏阵列、Boost升压电路、直流侧储能电容C、开关管S_a1及其反并联二极管VD_a1、Z源网络、三相逆变桥、负载顺次连接，将光伏阵列输出的直流电能变换成交流电能，并为负载供电；Boost升压电路包括光伏侧储能电容C₀、Boost升压电感L₀、Boost升压电路开关管S₀、Boost升压电路二极管VD₀，光伏阵列与光伏侧储能电容C₀并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L₀相连，Boost升压电感L₀另一端与Boost升压电路开关管S₀的集电极、Boost升压电路二极管VD₀的阳极相连，Boost升压电路二极管VD₀的阴极与直流侧储能电容C的一端、二极管VD_a1的阴极、开关管S_a1的集电极相连，直流侧储能电容C的另一端与Boost升压电路开关管S₀的发射极、光伏阵列输出负极相连；Z源网络包括电感L₁、电感L₂、电容C₁、电容C₂，电感L₁、电容C₂、电感L₂、电容C₁依次相连形成串联回路，电感L₁与电容C₁连接处同时与开关管S_a1的发射极、二极管VD_a1的阳极相连，电容C₂与电感L₂连接处同时与光伏阵列输出负极相连；三相逆变桥包括六个开关管S₁~S₆以及它们各自的反并联二极管VD₁~VD₆，开关管S₁、S₃、S₅的集电极相连，作为三相逆变桥的输入正端，并与Z源网络中电感L₁与电容C₂的连接处相连；开关器件S₂、S₄、S₆的发射极相连，作为三相逆变桥的输入负端，并与Z源网络中电感L₂与电容C₁的连接处相连；S₁的发射极与S₂的集电极相连，S₃的发射极与S₄的集电极相连，S₅的发射极与S₆的集电极相连，由S₂、S₄、S₆的集电极分别引出三相逆变桥的a、b、c三个输出端并接至负载。