CN205407624U - 高电压增益且低电容电压应力的z源逆变器电路 - Google Patents

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侯涛
蔡智林
牛宏侠
汪莉娟
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Abstract

本实用新型公开了一种高电压增益且低电容电压应力的Z源逆变器电路。直流电源的输出端与Z源网络电路的输入端连接，Z源网络电路的输出端与逆变器电路的输入端连接，Z源网络电路，包括二极管D3、二极管D4、电容<i>C</i>5、电容<i>C</i>6、第一升压单元电路和第二升压单元电路，二极管D3的阳极与直流电源的正极连接，二极管D3的阴极与第一升压单元电路的输入端连接，第一升压单元电路的输出端与二极管D4的阳极之间串联电容<i>C</i>6，二极管D4的阳极与第二升压单元电路的输入端连接，第二升压单元电路的输出端与二极管D3的阴极间串联电容<i>C</i>5，二极管D4的阴极与直流电源的负极连接。实现拓扑简单、效率高且可靠性高的优点。

Description

高电压增益且低电容电压应力的Z源逆变器电路
技术领域
本实用新型涉及电力电子电路领域，具体地，涉及一种高电压增益且低电容电压应力的Z源逆变器电路。
背景技术
目前，能源是经济发展的基础，没有能源工业的发展就没有现代文明。随着世界能源短缺和环境污染问题的日益严重，能源和环境成为二十一世纪人类所面临的重大基本问题，清洁的可再生能源的发展和应用越来越受到世界各国的广泛关注。
DC/AC变流电路，即逆变电路，能够实现直流电能到交流电能的转换。燃料电池发电、太阳发电、风力发电、新能源汽车等领域，都需要经过DC/AC变换。现有电压源或电流源逆变器都属于降压型逆变器，交流输出电压只能小于直流输入电压，且开关器件需要加入“死区”时间，效率低，可靠性较差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种高电压增益且低电容电压应力的Z源逆变器电路，以实现拓扑简单、效率高且可靠性高的优点。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种高电压增益且低电容电压应力的Z源逆变器电路，包括直流电源、Z源网络电路和逆变器电路，
所述直流电源的输出端与Z源网络电路的输入端连接，所述Z源网络电路的输出端与逆变器电路的输入端连接，
所述Z源网络电路，包括二极管D3、二极管D4、电容C5、电容C6、第一升压单元电路和第二升压单元电路，所述二极管D3的阳极与直流电源的正极连接，所述二极管D3的阴极与第一升压单元电路的输入端连接，所述第一升压单元电路的输出端与二极管D4的阳极之间串联电容C6，所述二极管D4的阳极与第二升压单元电路的输入端连接，所述二极管D4的阴极与直流电源的负极连接，所述第二升压单元电路的输出端与二极管D3的阴极间串联电容C5。
进一步的，所述第一升压单元电路，包括电感L1、电感L2、电容C1、电容C2和二极管D1，所述电感L1的一端与二极管的D3的阴极连接，所述电感L1的另一端与二极管D1的阳极连接，所述电容C2的一端与二极管D3的阴极连接，所述电容C2的另一端与二极管D1的阴极连接，所述电容C1的一端与二极管D1的阳极连接，所述电容C1的另一端与电容C6连接，所述电感L2的一端与二极管D1的阴极连接，所述电感L2的另一端与电容C6连接。
进一步的，所述第二升压单元电路，包括电感L3、电感L4、电容C3、电容C4和二极管D2，所述电感L4的一端与二极管的D4的阳极连接，所述电感L4的另一端与二极管D2的阴极连接，所述电容C3的一端与二极管的D4的阳极连接，所述电容C3的另一端与二极管D2的阳极连接，所述电容C4的一端与二极管D2的阴极连接，所述电容C4的另一端与电容C5连接，所述电感L3的一端与二极管D2的阳极连接，所述电感L3的另一端与电容C5连接。
进一步的，电容C5＝电容C6＝500μF。
进一步的，电感L1＝电感L2＝2mH，电容C1＝电容C2＝500μF。
进一步的，电感L3＝电感L4＝2mH，电容C3＝电容C4＝500μF。
本实用新型的技术方案具有以下有益效果：
(1)负载可以为容性负载也可以是感性负载；
(2)输出电压增益可调，理论上可以达到无限大，同时电容的电压应力较低。
(3)在低电压输入，高电压输出场合，无需额外的DC/DC变流器，效率高。
(4)抗电磁干扰的能力较强，无需***“死区”时间，桥臂瞬时短路成正常工作状态，可靠性高。
附图说明
图1为本实用新型实施例所述的高电压增益且低电容电压应力的Z源逆变器电路的电子电路图；
图2为本实用新型实施例所述的升压单元级联电路的电子电路图。
结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下：
1-Z源网络电路；2-逆变器电路。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，一种高电压增益且低电容电压应力的Z源逆变器电路，包括直流电源、Z源网络电路和逆变器电路，直流电源为Udc；
直流电源的输出端与Z源网络电路的输入端连接，Z源网络电路的输出端与逆变器电路的输入端连接，
Z源网络电路，包括二极管D3、二极管D4、电容C5、电容C6、第一升压单元电路和第二升压单元电路，二极管D3的阳极与直流电源的正极连接，二极管D3的阴极与第一升压单元电路的输入端连接，第一升压单元电路的输出端与二极管D4的阳极之间串联电容C6，二极管D4的阳极与第二升压单元电路的输入端连接，第二升压单元电路的输出端与二极管D3的阴极间串联电容C5，二极管D4的阴极与直流电源的负极连接。
其中，第一升压单元电路，包括电感L1、电感L2、电容C1、电容C2和二极管D1，电感L1的一端与二极管的D3的阴极连接，电感L1的另一端与二极管D1的阳极连接，电容C2的一端与二极管D3的阴极连接，电容C2的另一端与二极管D1的阴极连接，电容C1的一端与二极管D1的阳极连接，电容C1的另一端与电容C6连接，电感L2的一端与二极管D1的阴极连接，电感L2的另一端与电容C6连接。
第二升压单元电路，包括电感L3、电感L4、电容C3、电容C4和二极管D2，电感L4的一端与二极管的D4的阳极连接，电感L4的另一端与二极管D2的阴极连接，电容C3的一端与二极管的D4的阳极连接，电容C3的另一端与二极管D2的阳极连接，电容C4的一端与二极管D2的阴极连接，电容C4的另一端与电容C5连接，电感L3的一端与二极管D2的阳极连接，电感L3的另一端与电容C5连接。
电容C5＝电容C6＝500μF。
电感L1＝电感L2＝2mH，电容C1＝电容C2＝500μF。
电感L3＝电感L4＝2mH，电容C3＝电容C4＝500μF。
根据式(其中M＝U0/(Ui/2)，Ui为新型Z源网络输出电压)，通过调节占空比D，实现对新型Z源逆变器输出电压增益U0的调节。这里，逆变器电路为两电平逆变器，根据两电平逆变器SVPWM调制原理，其输出电压有6个有效状态和2个零状态，占空比D***在零状态中。
可根据实际需求将本实用新型技术方案中的升压单元电路级联，电路级联是指当高电压增益需要(单级升压单元的新型Z源逆变器输出电压增益不满足需求)时，可以使用两个或多个如图2所示的升压单元级联电路分别代替第一升压单元电路和第二升压单元电路，其中，电感L＇0＝L＇1＝L＇2＝…＝L＇n＝2mH，电容C＇0＝C＇1＝C＇2＝…＝C＇n＝500μF。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高电压增益且低电容电压应力的Z源逆变器电路，其特征在于，包括直流电源、Z源网络电路和逆变器电路，
所述直流电源的输出端与Z源网络电路的输入端连接，所述Z源网络电路的输出端与逆变器电路的输入端连接，
所述Z源网络电路，包括二极管D3、二极管D4、电容C 5、电容C 6、第一升压单元电路和第二升压单元电路，所述二极管D3的阳极与直流电源的正极连接，所述二极管D3的阴极与第一升压单元电路的输入端连接，所述第一升压单元电路的输出端与二极管D4的阳极之间串联电容C 6，所述二极管D4的阳极与第二升压单元电路的输入端连接，所述第二升压单元电路的输出端与二极管D3的阴极间串联电容C 5，所述二极管D4的阴极与直流电源的负极连接。
2.根据权利要求1所述的高电压增益且低电容电压应力的Z源逆变器电路，其特征在于，所述第一升压单元电路，包括电感L 1、电感L 2、电容C 1、电容C 2和二极管D1，所述电感L 1的一端与二极管的D3的阴极连接，所述电感L 1的另一端与二极管D1的阳极连接，所述电容C 2的一端与二极管D3的阴极连接，所述电容C 2的另一端与二极管D1的阴极连接，所述电容C 1的一端与二极管D1的阳极连接，所述电容C 1的另一端与电容C 6连接，所述电感L 2的一端与二极管D1的阴极连接，所述电感L 2的另一端与电容C 6连接。
3.根据权利要求1或2所述的高电压增益且低电容电压应力的Z源逆变器电路，其特征在于，所述第二升压单元电路，包括电感L 3、电感L 4、电容C 3、电容C 4和二极管D2，所述电感L 4的一端与二极管的D4的阳极连接，所述电感L 4的另一端与二极管D2的阴极连接，所述电容C 3的一端与二极管的D4的阳极连接，所述电容C 3的另一端与二极管D2的阳极连接，所述电容C 4的一端与二极管D2的阴极连接，所述电容C 4的另一端与电容C 5连接，所述电感L 3的一端与二极管D2的阳极连接，所述电感L 3的另一端与电容C 5连接。
4.根据权利要求3所述的高电压增益且低电容电压应力的Z源逆变器电路，其特征在于，电容C 5=电容C 6=500μF。
5.根据权利要求3所述的高电压增益且低电容电压应力的Z源逆变器电路，其特征在于，电感L 1=电感L 2=2mH，电容C 1=电容C 2=500μF。
6.根据权利要求3所述的高电压增益且低电容电压应力的Z源逆变器电路，其特征在于，电感L 3=电感L 4=2mH，电容C 3=电容C 4=500μF。
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