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Z源逆变器
发布时间:2015-12-07 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]-
图5 Z源逆变器工作在非短路零矢量时的等效电路
当Z源逆变器工作在短路零矢量时，逆变器相当于短路状态，其等效电路如图6所示：
图6 Z源逆变器工作在短路零矢量时的等效电路
若电感L1、L2和电容器C1、C2分别具有相同的电感量L和电容量C，Z源网络则变为一个对称网络。假设电路已经工作在稳态，根据电路对称和等效电路，可得：
vL1=vL2=vL，VC1=VC2=VC。
假设在一个开关周期T中，逆变桥工作于直通状态中的一种工作状态的时间为T0，由等效电路图6可得：
vL=VC，vd=2VC，vi=0 。
逆变桥工作于非直通零电压状态的时间为T1，由等效电路图5可得：
vL= V0－VC，vd = V0，vi差模电感= VC－VL=2VC－V0。
在一个开关周期T中，电感两端的平均电压在稳态下必然为0，由上式可得
上式表明，通过选择一个合适的升/降压因子BB，输出电压可以升高和降低(相对于输入电压)。升/降压因子BB是由调制因子 和升压因子B≥1决定的。
3 Z源逆变器的优点
从Z源逆变器的电路拓扑结构可以看出，它是由一个包含电感器L1、L2和电容器C1、C2的二端口网络接成X形，以提供一个Z源，将逆变器和直流电源耦合在一起。与传统的电压源逆变器或电流源逆变器不同的是，它允许逆变桥臂瞬时开路或短路而不会烧毁器件，这为逆变器主电路根据需要升压或降压提供了一种机制。Z源网络为电源、主电路和负载提供了巨大的灵活性。Z源逆变器的电源既可为电压源，也可为电流源，Z源逆变器的主电路既可为传统的电压源结构，也可为传统的电流源结构。另外，Z源逆变器所采用的开关可以是开关器件和二极管的组合，Z源逆变器的负载可为电感性或电容性。
对于Z源逆变器来说，因为它既可以以电压源逆变器模式工作，也可以以电流源逆变器模式工作，它具有以下的独特优点。
(1) 从电路结构上
以电压型逆变器模式工作时，Z源逆变器的输入电源为电压源，主电路为传统的电压模压电感源逆变器结构，Z源网络输入阻抗较小，所采用的开关是开关器件和二极管反并联的组合，负载为感性，输出阻抗较大。以电流型逆变器模式工作时，Z源逆变器的输入电源为电流源，主电路为传统的电流源逆变器结构，Z源网络输入阻抗较大，所采用的开关是开关器件和二极管串联的组合，负载为容性，输出阻抗较小。
(2) 从控制方法上
以电压型逆变器模式工作时，Z源逆变器主电路可以承受瞬时短路，并通过特殊的控制方式引入短路零矢量，为逆变器的升压提供可能，从而使该电路成为boost型电路。
以电流型逆变器模式工作时，Z源逆变器主电路可以承受瞬时开路，并通过特殊的控制方式引入开路零矢量，为逆变器的降压提供了可能性，从而使该电路成为buck型电路。
4 Z源逆变器的发展前景
Z源逆变器已经在很多具体方面有所应用，并取得很好的效果。
（1）Z 源逆变器在燃料电池供电系统的混合动力方面的应用，取得很好的性能，能够克服燃料电池输出直流电压大范围变化带来的影响，是单级电路，控制简单，效率高，同时安全性能也得到了大幅度的提高。
( 2 ）交流调速系统，由于电网电压的跌落而容易造成系统工作的中断和瘫痪。为了抑制电压跌落对系统造成的危害，通常情况下增加一级电路来实现升压功能，以承受电网电压跌落，此时，系统结构复杂，增加了系统硬件。而Z源逆变器在交流调速系统中能够承受电网电压跌落，同时具有改善网侧电流波形的能力。基于PWM 的Z源交流调压电路，在交流调速中也有一定的优势。
( 3 ) Z源逆变器在分布式发电系统中作为功率调节环节，能够适应各种大范围变动的电源电压，同时，降低了逆变器的功率等级和电感器企业电源的电压等级。对系统的低成本、高安全性、控制方面有很大的优势。随着节能减排及新能源应用的发展，Z源逆变器将功率电感会有更好的发展前景。
参考文献
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