[发明专利]一种单相Z源高频链矩阵式逆变器拓扑及SPWM调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子功率变换器拓扑及调制领域，尤其是一种单相Z源高 频链矩阵式逆变器的前级后级协同SPWM调制方法。

背景技术

逆变器是一种把直流电能转换成交流电能的拓扑装置。高频链逆变器采用 高频变压器替代工频变压器克服了传统变压器体积大、噪声大、成本高等缺点。 高频链矩阵式逆变器的变换过程有DC/HFAC/LFAC三种功率特征。可知此类逆 变器中出现了DC/AC即直流/交流逆变环节，该环节位于变压器原边，又出现了 AC/AC即交流/交流变换环节，该环节常称为矩阵变换器环节，位于变压器副边。 矩阵变换器与传统变频器相比，没有中间储能环节，采用双向开关，可以实现 能量的双向流动，结构紧凑、体积小、效率高，且输出电压幅值和频率可以独 立控制。

较低的电压传输比一直是制约高频链矩阵式逆变器实现大范围推广的技术 难点。目前可以采用谐波注入法，能使其电压传输比提高到1.0左右，但这会导 致其输出电压中的谐波含量相应增大。

然而，上述策略的电压传输比的提高仍然无法满足实际需要，同时较大的 谐波会污染电网，以致影响了该类变换器的推广使用。

发明内容

本发明目的在于提供一种功率变换等级少、调制简单的单相Z源高频链矩 阵式逆变器的前级后级协同SPWM调制方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述逆变器拓扑由电源网 络、Z源网络、H桥单相逆变器、高频变压器、矩阵式变换器、LC型滤波器连 接构成；所述电源网络由直流输入电压u_dc、二极管D₁、可控开关管Q₅、电容 C₃组成；Z源网络由电感L₁、电感L₂、电容C₁、电容C₂组成；H桥单相逆变 器由可控开关管Q₁、可控开关管Q₂、可控开关管Q₃、可控开关管Q₄组成；矩 阵变换器由可控开关管S_P1、可控开关管S_P2、可控开关管S_P3、可控开关管S_P4、 可控开关管S_n1、可控开关管S_n2、可控开关管S_n3、可控开关管S_n4组成；LC型 滤波器由电感L_f、电容C_f和负载R组成；

直流输入电压u_dc的正极与二极管D₁的阳极相连，二极管D₁的阴极分别与 可控开关管Q₅的发射极、电容C₃的一端相连，可控开关管Q₅的集电极分别与 电感L₁的一端、电容C₁的一端相连；电容C₃的另一端分别与直流输入电压u_dc的负极、电感L₂的一端、电容C₂的一端相连；电感L₁的另一端分别与电容C₂的另一端、可控开关管Q₁的集电极、可控开关管Q₃的集电极相连；电感L₂的 另一端分别与电容C₁的另一端、可控开关管Q₂的发射极、可控开关管Q₄的发 射极相连；可控开关管Q₁的发射极与可控开关管Q₂的集电极相连，相连后与高 频变压器T原边的一端相连；可控开关管Q₃的发射极与可控开关管Q₄的集电 极相连，相连后与高频变压器T原边的另一端相连；