一種隔離型z源逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及隔離型Z源逆變器，屬于電力電子變換器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] Z源逆變器為一種單級(jí)升降壓逆變器，其輸入電壓較寬，可以避免由于EMI問(wèn)題造 成橋臂直通給系統(tǒng)帶來(lái)的損害，基于以上的優(yōu)點(diǎn)，Z源逆變器在新能源開發(fā)領(lǐng)域具有較為重 要的研宄意義。
[0003] 但是，Z源逆變器一般運(yùn)用于非隔離場(chǎng)合，其在一些由安規(guī)要求必須隔離的場(chǎng)合的 應(yīng)用受到限制，同時(shí)，Z源逆變器在輕載時(shí)，Z源電感易進(jìn)入斷續(xù)模式，Z源逆變器的這些特 點(diǎn)限制了它的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述【背景技術(shù)】的不足，本發(fā)明提供了一種隔離型Z源逆變器，用以實(shí)現(xiàn)高效 率的功率變換，變換器的體積減小，不僅隔離了輸入輸出，同時(shí)提供了一種新的控制方式， 增大了 Z源逆變器的輸入電壓范圍，拓展了其在隔離場(chǎng)合的應(yīng)用范圍。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：
[0006] 一種隔離型Z源逆變器，包括依次連接的變換部分、變壓器、整流部分以及Z源逆 變部分，前級(jí)的輸入端連接直流電壓源，輸出端連接變壓器原邊，變壓器的副邊連接整流部 分的輸入端，整流部分的輸出端連接Z源逆變部分；所述Z源逆變部分包括Z源結(jié)構(gòu)和逆變 橋，具體的，上述Z源結(jié)構(gòu)包括：
[0007] 第一電感，第二電感，第一電容，第二電容，第一功率二極管；其中，第一電感一端 與第一功率二極管陽(yáng)極、第一電容一端相連，第一電感另一端與第二電容的一端以及逆變 橋的負(fù)端相連；第一功率管的陰極與第二電容的一端、第二電感的一端相連，第二電感的另 一端與第一電容的另一端、逆變橋的正端相連；整流部分的輸出端連接到第一電感和第二 電容之間，或者整流部分的輸出端連接到第二電感和第二電容之間。
[0008] 進(jìn)一步的，上述逆變橋包括：第一橋臂，第二橋臂，第三橋臂；所述第一橋臂，第二 橋臂，第三橋臂功率開關(guān)管上管的陽(yáng)極為逆變橋正端，第一橋臂，第二橋臂，第三橋臂功率 開關(guān)管下管的陰極為逆變橋負(fù)端；各橋臂的中間點(diǎn)連接負(fù)載。
[0009] 作為一種優(yōu)選，上述變換部分為一個(gè)全橋變換結(jié)構(gòu)，具體包括：第一功率開關(guān)管、 第二功率開關(guān)管、第三功率開關(guān)管、第四功率開關(guān)管；其中，第一功率開關(guān)管的陽(yáng)極、第二 功率開關(guān)管的陽(yáng)極與直流電壓源正極連接，第三功率開關(guān)管的陰極、第四功率開關(guān)管的陰 極與直流電壓源負(fù)極連接；第一功率管的陰極、第三功率管的陽(yáng)極與變壓器原邊一端相連； 第二功率管的陰極、第四功率管的陽(yáng)極與變壓器原邊的另一端相連。
[0010] 進(jìn)一步的，上述整流部分包括：第一整流二極管、第二整流二極管、第三整流二極 管、第四整流二極管；其中第一整流二極管的陽(yáng)極、第三整流二極管的陰極與變壓器副邊一 端相連，第二整流二極管的陽(yáng)極、第四整流二極管的陰極與與變壓器副邊另一端相連；第一 整流二極管的陰極與第二整流二極管的陰極相連，第三整流二極管的陽(yáng)極與第四整流管陽(yáng) 極相連；
[0011] 第一整流二極管的陰極、第二整流二極管的陰極與第一電感相連；第三整流二極 管的陽(yáng)極、第四整流二極管的陽(yáng)極與第二電容相連。
[0012] 作為一種優(yōu)選，上述變壓器的副邊包括兩個(gè)繞組，整流部分包括八個(gè)整流二極 管；
[0013] 第一整流二極管的陽(yáng)極、第二整流二極管的陰極與變壓器副邊第一繞組同名端相 連，第三整流二極管的陽(yáng)極、第四整流二極管的陰極與與變壓器副邊第一繞組異名端相連； 第一整流二極管的陰極與第二整流二極管的陰極相連，第三整流二極管的陽(yáng)極與第四整流 管陽(yáng)極相連；
[0014] 第五整流二極管的陽(yáng)極、第七整流二極管的陰極與變壓器副邊第二繞組同名端相 連，第六整流二極管的陽(yáng)極、第八整流二極管的陰極與與變壓器副邊第二繞組異名端相連； 第五整流二極管的陰極與第六整流二極管的陰極相連，第七整流二極管的陽(yáng)極與第八整流 管陽(yáng)極相連；
[0015] 第一整流二極管的陰極與第二整流二極管的陰極連接的支路、第三整流二極管的 陽(yáng)極與第四整流二極管的陽(yáng)極連接的支路作為整流部分第一輸出連接在第一電感和第二 電容之間；第五整流二極管的陰極與第六整流二極管的陰極連接的支路、第七整流二極管 的陽(yáng)極與第八整流二極管的陽(yáng)極連接的支路作為整流部分第二輸出連接在第二電感和第 二電容之間；
[0016] 第一整流二極管的陰極、第二整流二極管的陰極與第一電感相連，第五整流二極 管的陰極、第六整流二極管的陰極與第二電感一端相連，第三整流二極管的陽(yáng)極、第四整流 二極管的陽(yáng)極與第二電容相連，第七整流二極管的陽(yáng)極、第八整流二極管的陽(yáng)極與第二電 容的另一端相連。
[0017] 作為一種優(yōu)選，上述變換部分為一個(gè)交錯(cuò)雙管正激結(jié)構(gòu)，包括：第一功率開關(guān)管、 第一續(xù)流二極管、第二功率開關(guān)管、第二續(xù)流二極管、第三功率開關(guān)管、第三續(xù)流二極管、第 四功率開關(guān)管、第四續(xù)流二極管、；其中，第一功率開關(guān)管的陽(yáng)極、第三功率開關(guān)管的陽(yáng)極、 第二續(xù)流二極管的陰極和第四續(xù)流二極管的陰極與直流電壓源正極連接，第二功率開關(guān)管 的陰極、第四功率開關(guān)管的陰極、第一續(xù)流二極管的陽(yáng)極和第三續(xù)流二極管的陽(yáng)極與直流 電壓源負(fù)極連接；第一功率管的陰極、第二功率管的陽(yáng)極與變壓器原邊一端相連；第三功 率管的陰極、第四功率管的陽(yáng)極與變壓器原邊的另一端相連；
[0018] 變壓器對(duì)應(yīng)為兩個(gè)，整流部分包括三個(gè)整流二極管；第一整流二極管的陰極、第二 整流二極管的陰極和第三整流二極管的陰極相連，第一整流二極管的陽(yáng)極與第一變壓器副 邊同名相連；第二整流二極管的陽(yáng)極與第二變壓器副邊邊同名端相連；第一變壓器副邊異 名端、第二變壓器副邊異名端與第三整流二極管的陽(yáng)極相連；第三整流二極管的兩端為整 流部分的輸出端，其陰極和陽(yáng)極分別連接到到第一電感和第一電容之間，或者其陰極和陽(yáng) 極分別連接到到第二電感和第一電容之間。
[0019] 上述第一、第二、第三、第四功率開關(guān)管為MOS管；逆變橋第一橋臂，第二橋臂，第 三橋臂功率開關(guān)管為MOS管或者IGBT。
[0020] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：
[0021] 將Z源逆變器的應(yīng)用場(chǎng)合拓展到隔離場(chǎng)合，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍，同時(shí)，前級(jí)全橋變 換器易于實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，通過(guò)控制前級(jí)的輸出，為后級(jí)Z源逆變提供了一種新的控制變量，輸 入電壓范圍更寬。前級(jí)全橋變壓器兩副邊隔離型Z源逆變器，在輸入電壓低時(shí)提供了雙路 整流輸出電壓，輸入電壓高時(shí)，可通過(guò)減小占空比來(lái)控制束流輸出電壓，因此，進(jìn)一步擴(kuò)大 了電壓的輸入范圍。
[0022] 針對(duì)全橋型Z源逆變器前級(jí)變換器不能橋臂直通，為使整個(gè)系統(tǒng)具有更高的可靠 性，前級(jí)變換器采用正激型可防止橋臂直通現(xiàn)象的出現(xiàn)。正激型Z源逆變器保留了 Z源抗 EMI，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，使整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為一種隔離型Z源逆變器的變換部分、變壓器和整流部分電路拓?fù)鋱D；
[0024] 圖2為圖1對(duì)應(yīng)的后級(jí)Z源結(jié)構(gòu)和逆變橋部分電路拓?fù)鋱D；
[0025] 圖3、圖4、圖5為輸入電壓Vin= 120V，輸出電壓VQ= 110V時(shí)升壓實(shí)驗(yàn)波形；
[0026] 圖6、圖7、圖8為輸入電壓Vin= 280V，輸出電壓VQ= 110V時(shí)降壓實(shí)驗(yàn)波形；
[0027] 圖9為一種隔離型Z源逆變器的變換部分、變壓器和整流部分電路拓?fù)鋱D；
[0028] 圖10為圖9對(duì)應(yīng)的后級(jí)Z源結(jié)構(gòu)和逆變橋部分電路拓?fù)鋱D；
[0029] 圖11 一種隔離型Z源逆變器的變換部分、變壓器和整流部分電路拓?fù)鋱D；
[0030] 圖12為圖11對(duì)應(yīng)的后級(jí)Z源結(jié)構(gòu)和逆變橋部分電路拓?fù)鋱D；
[0031] 其中，Q1-第一功率開關(guān)管，Q2-第二功率開關(guān)管，Q3-第三功率開關(guān)管，Q4-第四 功率開關(guān)管，Tr-變壓器，V in_直流電壓源；
[0032] Drll-第一整流二極管，Drl2-第二整流二極管，Drl3-第三整流二極管，Drl4-第 四整流二極管，Dr21-第五整流二極管，Dr22-第六整流二極管，Dr23-第七整流二極管， Dr24-第八整流二極管；
[0033] D1-第一功率二極管，Dwl-第一續(xù)流二極管，Dw2_第二續(xù)流二極管，Dw3_第三續(xù)流 二極管，Dw4-第四續(xù)流二極管，L1-第一電感，L2-第二電感，C1-第一電容，C2-第二電容， S1-第一逆變功率開關(guān)管，S2-第二逆變功率開關(guān)管，S3-第三逆變功率開關(guān)管，S4-第四逆 變功率開關(guān)管，S5-第五逆變功率開關(guān)管，S6-第六逆變功率開關(guān)管。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 本發(fā)明提供一種隔離型Z源逆變器，為使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及效果更加清 楚，明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體 實(shí)施僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0035] 下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：
[0036]如圖1所示的隔離型Z源逆變器，包括：直流電壓源Vin、第一功率開關(guān)管Q1、第二 功率開關(guān)管Q2、第三功率開關(guān)管Q3、第四功率開關(guān)管Q4 ;其中：第一功率開關(guān)管Q1的陽(yáng)極、 第二功率開關(guān)管Q2的陽(yáng)極與直流電壓源Vin正極連接，第三功率開關(guān)管Q3的陰極、第四功 率開關(guān)管Q4的陰極與直流電壓源V in負(fù)極連接，第一功率管Q1的陰極、第三功率管Q3的陽(yáng) 極與變壓器Tr原邊一端相連，第二功率管Q2的陰極、第四功率管Q4的陽(yáng)極與變壓器Tr原 邊另一端相連。
[0037] 該隔離型Z源逆變器中包括一個(gè)全橋整流電路部分，其包括：第一整流二極管 Drll、第二整流二極管Drl2、第三整流二極管Drl3、第四整流二極管Drl4 ;其中第一整流二 極管Drll的陽(yáng)極、第三整流二極管Drl3的陰極與變壓器副邊一端相連，第二整流二極管 D