[发明专利]Semi-Z源单相逆变器的调制方法

说明书

本发明公开的Semi‑Z源单相逆变器的调制方法，首先建立Semi‑Z源逆变器电路拓扑的线性调制算法；其次，根据调制算法要求确定Semi‑Z源逆变器电路拓扑中的电容的电压值，确定电感电流纹波与电容电压纹波的关系；然后，根据调制算法要求，结合得出的电感电流纹波与电容电压纹波的关系，求解电感的电感值需求；最后，结合电容电压和电感值需求代入建立的调制算法中，分别求解开关的占空比，根据占空比确定开关的通断状态。本发明公开的调制方法突破了原有方法仅适用于小功率场合、较低输出频率的限制，使该逆变器拓扑同样具有驱动重载、输出中频交流的能力，降低开关器件的电压应力，实现控制信号与输出的线性化易于控制器设计。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种Semi-Z源单相逆变器的调制 方法。

背景技术

电压源逆变器同一个桥臂的上下功率开关不能同时开通，否则会造成短 路现象的发生，从而损坏逆变器，因此需在上下桥臂的开关信号之间加入死 区时间，但死区时间的加入又会带来输出波形的畸变。另一方面，逆变器输 出电压低于直流输入电压，在输入电压较低或变化范围较大的场合下，需要 在前级加一级升压变换器，导致系统整体结构复杂、效率变低。Z源逆变器 可克服电压源逆变器的上述不足，为功率逆变技术提供了一种新的变换器拓 扑和理论。

近年来，国内外很多学者开展了对Z源逆变器的研究，研究内容主要 包括Z源逆变器的工作原理和调制方法、Z源逆变器的建模与控制及Z源 逆变器的应用等方面。但传统的Z源逆变器拓扑存在以下缺陷：(1)Z源 网络电容电压较高，为实现升压的功能，电容电压大于输入电压，导致电容 体积与实现成本较高；(2)变换器存在启动冲击问题，不具有抑制启动冲击 的能力，从而损坏变换器。因此许多学者对Z源逆变器进行了改进，提出了 许多新型的拓扑。随着新型Z源逆变器拓扑的产生，不同的调制和控制策略 也随之被提出，Semi-Z源/准Z源逆变器仅使用两个有源器件来实现与全桥 逆变器相同的交流输出，具有实现更低成本及更高效率的潜力，同时，拓扑 中输入端与输出端实现了共地，能够有效减小共模电流，因此，这类逆变器 在分布式光伏阵列发电系统等应用中显示出了巨大潜力。但是，目前的 Semi-Z源单相逆变器的SPWM调制方法仅适用于输出电容值较小、轻载、 输出交流频率不高的应用场合，同时，由于调制信号与输出之间的非线性关 系，闭环设计也变得较为困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种Semi-Z源单相逆变器的调制方法，解决了现 有Semi-Z源单相逆变器的SPWM调制方法仅适用于输出电容值较小、轻载、 输出交流频率不高的问题。

本发明所采用的技术方案是，Semi-Z源单相逆变器的调制方法，具体操 作步骤如下：

步骤1.建立Semi-Z源逆变器电路拓扑的线性调制算法模型；

步骤2.根据步骤1的调制算法要求，确定Semi-Z源逆变器电路拓扑中 的电容C₁的电压值，确定电感L₁电流纹波与电容C₁电压纹波的关系；

步骤3.根据步骤1的调制算法要求，结合步骤2得出的电感L₁电流纹 波与电容C₁电压纹波的关系，求解电感L₁的电感值需求；

步骤4.结合步骤2和步骤3的电容电压C₁和电感值L₁，代入步骤1建 立的调制算法模型中，分别求解开关S₁和开关S₂的占空比，根据占空比确 定开关S₁和开关S₂的通断状态。

本发明的其他特点还在于，

步骤1中线性算法模型的建立过程如下：