一种适用于光伏发电的z源逆变器的制造方法
一种适用于光伏发电的z源逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种适用于光伏发电的Z源逆变器，属于分布式发电与智能电网
技术领域。
【背景技术】
[0002] 太阳能的利用是缓解全球能源紧缺与环境污染问题的重要途径，光伏发电就是近 年来研宄的热点之一。采用目前成熟的电力电子变流技术可将太阳能转换成电能，进而实 现电压变换与功率控制。
[0003] 近年来提出的Z源逆变器由于其显著的特点而得到了广泛关注。其优点主要包 括：1、运用直通零电压来升高直流电压以实现逆变器输出电压的升压功能；2、由于Z源网 络的引入，提高了逆变桥的安全性；消除了死区对输出交流电压的影响。Z源逆变器的这些 优点使其在光伏发电等直流电压大范围变化的应用场合具有明显的优势。
[0004] 然而，目前传统Z源逆变器还存在如下局限性：1、轻载运行时，Z源网络输出电压 的最大值会越来越高，而从高频来看，Z源网络输出电压存在很明显的畸变。2、为了保证电 路工作在CCM模式下，Z源网络电感必须有个最小值，不能设计得太小，这增加了系统的体 积、重量和成本；在Z源网络电感比较小的情况下，电感设计、电路电压关系、系统的控制变 得相当复杂。
[0005] 为了解决上述传统Z源逆变器的缺点，使系统具有适应负载大范围变动的能力， 可采用增大电感和给二极管并联可控器件的措施。但是增大电感相应地增加了设备的重 量、体积和费用，并且不能从根本上解决系统对负载适应能力差的缺点。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种适用于光伏发电的Z源逆变器，在 保持Z源逆变器输出电压任意升降、允许逆变桥上下管直通状态等优点的基础上，克服了 其固有的缺点和局限性，适应了光伏发电系统中直流电压大范围变化的特点，并可进一步 适用于负载大范围变动的场合。
[0007] 本实用新型的技术方案为：一种适用于光伏发电的Z源逆变器，包括Boost升压 电路、直流侧储能电容C、开关管Sal及其反并联二极管VDal、Z源网络、三相逆变桥，光伏阵 列、Boost升压电路、直流侧储能电容C、开关管Sal及其反并联二极管VDal、Z源网络、三相 逆变桥、负载顺次连接，将光伏阵列输出的直流电能变换成交流电能，并为负载供电；Boost 升压电路包括光伏侧储能电容Q、Boost升压电感L、Boost升压电路开关管SpBoost升 压电路二极管VDtl，光伏阵列与光伏侧储能电容Ctl并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升 压电感U相连，Boost升压电感L另一端与Boost升压电路开关管S的集电极、Boost升 压电路二极管VDtl的阳极相连，Boost升压电路二极管VD。的阴极与直流侧储能电容C的一 端、二极管VDal的阴极、开关管Sal的集电极相连，直流侧储能电容C的另一端与Boost升压 电路开关管Stl的发射极、光伏阵列输出负极相连；Z源网络包括电感Li、电感L2、电容C1、电 容C2，电感L1、电容C2、电感L2、电容(^依次相连形成串联回路，电感Li与电容C:连接处同 时与开关管Sal的发射极、二极管VDal的阳极相连，电容C2与电感L2连接处同时与光伏阵列 输出负极相连；三相逆变桥包括六个开关管S1-S6W及它们各自的反并联二极管VD^VD6, 开关管SnS3、S5的集电极相连，作为三相逆变桥的输入正端，并与Z源网络中电感L1与电 容(：2的连接处相连；开关器件S2、S4、S6的发射极相连，作为三相逆变桥的输入负端，并与Z 源网络中电感L2与电容C1的连接处相连A1的发射极与S2的集电极相连，S3的发射极与S4 的集电极相连，S5的发射极与S6的集电极相连，由S2、S4、56的集电极分别引出三相逆变桥 的a、b、c三个输出端并接至负载。
[0008] 此处设计的优势在于，开关管Sal使Z源网络的电流能够反向流动，Boost升压电 路二极管VDtl保证了电源电流的单向流动，直流侧储能电容C给电路的反向电流提供了通 道。
[0009] 根据本发明优选的，Z源网络中，电感L1与电感L2的电感值相等，电容C1与电容C2 的电容值相等。
[0010] 根据本发明优选的，三相逆变桥的型号为FF450R17ME4。
[0011] 本实用新型的有益效果为：1、输出电压可任意升/降，对负载的适应能力很强，能 够工作在重载和轻载的任何环境；2、可消除Z源网络引起的直流电压畸变；3、Z源网络的电 感可以设计得很小，减少了重量、体积和成本；4、可实现逆变桥开关管的零电压导通，提高 了光伏发电系统中逆变桥的安全性，消除了死区对输出交流电压的影响，减小了开关损耗， 改善了开关环境。
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型结构示意图。
[0013] 图2为本实用新型工作模式1的等效电路图；图中，IinSZ源网络输入电流，Ii 为Z源网络输出电流，也即三相逆变桥的输入电流；Va为电容C:的电压，VC2为电容C2的电 压；Iu为流过电感L:的电流、U2为流过电感L2的电流，由于Z源网络为对称网络，因此有 下同。
[0014] 图3为本实用新型工作模式2的等效电路图。
[0015]图4为本实用新型工作模式3的等效电路图。
[0016] 图5为本实用新型工作模式4的等效电路图。
[0017] 图6为本实用新型工作模式5的等效电路图。
[0018] 图7为本实用新型工作模式6的等效电路图。
[0019]图8为本实用新型工作模式7当三相逆变桥中开关管的反并联续流二极管全部导 通时等效电路图。
[0020] 图9为本实用新型工作模式7当三相逆变桥中的开关管在直通信号的作用下导通 时等效电路图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合说明书附图对本实用新型作进一步阐述，但不限于此。
[0022] -种适用于光伏发电的Z源逆变器，包括Boost升压电路、直流侧储能电容C、开关 管Sal及其反并联二极管VDal、Z源网络、三相逆变桥，光伏阵列、Boost升压电路、直流侧储 能电容C、开关管Sal及其反并联二极管VDal、Z源网络、三相逆变桥、负载顺次连接，将光伏 阵列输出的直流电能变换成交流电能，并为负载供电；Boost升压电路包括光伏侧储能电 容Q、Boost升压电感L、Boost升压电路开关管SpBoost升压电路二极管VDtl,光伏阵列 与光伏侧储能电容Ctl并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感Ltl相连，Boost升压 电感Ltl另一端与Boost升压电路开关管S^的集电极、Boost升压电路二极管VD^的阳极相 连，Boost升压电路二极管VDtl的阴极与直流侧储能电容C的一端、二极管VDal的阴极、开关 管Sal的集电极相连，直流侧储能电容C的另一端与Boost升压电路开关管S^的发射极、光 伏阵列输出负极相连；Z源网络包括电感L1、电感L2、电容C1、电容C2，电感L1、电容C2、电感 L2、电容(^依次相连形成串联回路，电感Li与电容Ci连接处同时与开关管Sal的发射极、二 极管VDal的阳极相连，电容C2与电感L2连接处同时与光伏阵列输出负极相连；三相逆变桥 包括六个开关管S1-S6W及它们各自的反并联二极管VD^VD6，开关管SnS3、S 5的集电极相 连，作为三相逆变桥的输入正端，并与Z源网络中电感L1与电容C2的连接处相连；开关器件 S2、S4、S6的发射极相连，作为三相逆变桥的输入负端，并与Z源网络中电感L2与电容C:的 连接处相连A1的发射极与S2的集电极相连，S3的发射极与S4的集电极相连，S5的发射极 与S6的集电极相连，由S2、S4、S6的集电极分别引出三相逆变桥的a、b、c三个输出端并接至 负载。
[0023] -种适用于光伏发电的Z源逆变器结构示意图如图1所示。
[0024] 此处设计的优势在于，开关管Sal使Z源网络的电流能够反向流动，Boost升压电 路二极管VDtl保证了电源电流的单向流动，直流侧储能电容C给电路的反向电流提供了通 道。
[0025] 所述Z源网络中，电感L1与电感L2的电感值相等，电容C1与电容C2的电容值相 等。
[0026] 所述三相逆变桥的型号为FF450R17ME4。
[0027] 利用简单升压方法来控制电路时，在一个开关周期内，共有7种工作模式，为简化 分析，做如下假设：1、器件均为理想工作状态；2、光伏阵列、Boost升压电路等效为一电压 源％;3、三相逆变桥等效为一电压源Vi。
[0028] 工作模式1 :三相逆变桥工作在传统的零状态，没有输出电流，即Ii=O,电压源V。、 直流侧储能电容C为Z源网络电容C1、电容C2充电。图2所示为工作模式1的等效电路 图。
[0029] 工作模式2:三相逆变桥在非直通零状态下，Z源网络输入电流Iin、Z源网络输出 电流Ii及电感L2的电流Iu满足的条件如式（I)所示：
[0031] 此时，电压源Vtl、直流侧储能电容C共同为三相逆变桥供电，Z源网络电容C1及电 容C2处于充电状态。图3所示为工作模式2的等效电路图。
[0032] 工作模式3 :随着电感L2的电流Iu的持续减小，Z源网络的电容开始给负载供电， Z源网络输入电流Iin、Z源网络输出电流Ii及电感L2的电流12满足的条件如式（II)所示：
[0034] 图4所示为工作模式3的等效电路图。
[0035] 工作模式4:在工作模式3的最后阶段，即电感L2的电流I。下降到Z源网络输出 电流1的一半时，即Iu=Ii/2,打开开关管Sal，使得Z源网络输入电流Iin小于零，也就是输 入电流可以反向流动。此时，Z源网络输入电流Iin、Z源网络输出电流Ii及电感L2的电流 Ij茜足的条件如式(III)所示：
[0037] 图5所示为工作模式4的等效电路图。
[0038] 工作模式5 :在工作模式4的最后阶段，电感L2的电流Iu继续下降，直至电感L2 的电流L下降到零继而反向，Z源网络电容Ci和电容C2放电，而直流侧储能电容C在充 电。此时，开关管Sal处于开通状态，Z源网络输入电流Iin、Z源网络输出电流Ii及电感L2 的电流L满足的条件如式(IV)所示：
[0040] 图6所示为工作模式5的等效电路图。
[0041] 工作模式6 :三相逆变桥工作在传统的零状态，SPIeO。此时，开关管Sal仍然导通， 电感L2的电流U2和Z源网络输入电流Iin都是反向流动的，Z源网络和负载完全脱离。图 7所示为工作模式6的等效电路图。
[0042] 工作模式7:三相逆变桥工作在直通零状态下，Z源网络的电容电压之和比电压源 电压V(!大，即Va+V^〉VcrBoost升压电路二极管VD(!反偏关断，同时，开关管Sal也处于关 断状态，Z源网络电容给电感充电。直通状态有如下两种形式：（1)在工作模式6的最后阶 段，加上直通信号后，开关管Sal关断，电感L2的电流1^不能突变，三相逆变桥中开关管的 反并联续流二极管全部导通，如图8所示；（2)电感L2的电流12负向减小到零后，三相逆 变桥中的开关管在直通信号的作用下导通，如图9所示。
【主权项】
1. 一种适用于光伏发电的Z源逆变器，其特征在于，包括Boost升压电路、直流侧储 能电容C、开关管S al及其反并联二极管VD al、Z源网络、三相逆变桥，光伏阵列、Boost升压 电路、直流侧储能电容C、开关管Sal及其反并联二极管VD al、Z源网络、三相逆变桥、负载顺 次连接，将光伏阵列输出的直流电能变换成交流电能，并为负载供电；Boost升压电路包括 光伏侧储能电容Q、Boost升压电感L、Boost升压电路开关管Sp Boost升压电路二极管 VD。，光伏阵列与光伏侧储能电容Ctl并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L tl相连， Boost升压电感L(!另一端与Boost升压电路开关管S 的集电极、Boost升压电路二极管VD。 的阳极相连，Boost升压电路二极管VDtl的阴极与直流侧储能电容C的一端、二极管VD 31的 阴极、开关管Sal的集电极相连，直流侧储能电容C的另一端与Boost升压电路开关管S ^的 发射极、光伏阵列输出负极相连；Z源网络包括电感L1、电感L2、电容C 1、电容C2，电感L1、电 容C2、电感L 2、电容(^依次相连形成串联回路，电感L i与电容C i连接处同时与开关管S al的 发射极、二极管VDal的阳极相连，电容C2与电感L 2连接处同时与光伏阵列输出负极相连；三 相逆变桥包括六个开关管S1-S6W及它们各自的反并联二极管VD ^VD6，开关管Sn S3、&的 集电极相连，作为三相逆变桥的输入正端，并与Z源网络中电感L1与电容C 2的连接处相连； 开关器件S2、S4、S6的发射极相连，作为三相逆变桥的输入负端，并与Z源网络中电感L 2与 电容C1的连接处相连；S i的发射极与S 2的集电极相连，S 3的发射极与S 4的集电极相连，S 5 的发射极与S6的集电极相连，由S 2、S4、S6的集电极分别引出三相逆变桥的a、b、c三个输出 端并接至负载。2. 根据权利要求1所述一种适用于光伏发电的Z源逆变器，其特征在于，Z源网络中， 电感L1与电感L 2的电感值相等，电容C i与电容C 2的电容值相等。3. 根据权利要求1所述一种适用于光伏发电的Z源逆变器，其特征在于，三相逆变桥的 型号为 FF450R17ME4。
【专利摘要】本实用新型涉及一种适用于光伏发电的Z源逆变器，包括Boost升压电路、直流侧储能电容C、开关管Sa1及其反并联二极管VDa1、Z源网络、三相逆变桥，光伏阵列、Boost升压电路、直流侧储能电容C、开关管Sa1及其反并联二极管VDa1、Z源网络、三相逆变桥、负载顺次连接，将光伏阵列输出的直流电能变换成交流电能，并为负载供电。本实用新型的输出电压可任意升/降，对负载的适应能力很强，能够工作在重载和轻载的任何环境；可实现逆变桥开关管的零电压导通，提高了光伏发电系统的安全性，消除了死区对输出交流电压的影响，减小了开关损耗，改善了开关环境。
【IPC分类】H02M3/156, H02M7/5387, H02S40/32
【公开号】CN204696953
【申请号】CN201520354195
【发明人】张庆海, 王李*, 王和先, 李洪博, 王新涛, 孔鹏, 鲍景宽, 石星昊, 郭亚峰, 张蕊
【申请人】国网山东省电力公司聊城供电公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月28日
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种适用于光伏发电的Z源逆变器，属于分布式发电与智能电网
技术领域。
【背景技术】
[0002] 太阳能的利用是缓解全球能源紧缺与环境污染问题的重要途径，光伏发电就是近 年来研宄的热点之一。采用目前成熟的电力电子变流技术可将太阳能转换成电能，进而实 现电压变换与功率控制。
[0003] 近年来提出的Z源逆变器由于其显著的特点而得到了广泛关注。其优点主要包 括：1、运用直通零电压来升高直流电压以实现逆变器输出电压的升压功能；2、由于Z源网 络的引入，提高了逆变桥的安全性；消除了死区对输出交流电压的影响。Z源逆变器的这些 优点使其在光伏发电等直流电压大范围变化的应用场合具有明显的优势。
[0004] 然而，目前传统Z源逆变器还存在如下局限性：1、轻载运行时，Z源网络输出电压 的最大值会越来越高，而从高频来看，Z源网络输出电压存在很明显的畸变。2、为了保证电 路工作在CCM模式下，Z源网络电感必须有个最小值，不能设计得太小，这增加了系统的体 积、重量和成本；在Z源网络电感比较小的情况下，电感设计、电路电压关系、系统的控制变 得相当复杂。
[0005] 为了解决上述传统Z源逆变器的缺点，使系统具有适应负载大范围变动的能力， 可采用增大电感和给二极管并联可控器件的措施。但是增大电感相应地增加了设备的重 量、体积和费用，并且不能从根本上解决系统对负载适应能力差的缺点。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种适用于光伏发电的Z源逆变器，在 保持Z源逆变器输出电压任意升降、允许逆变桥上下管直通状态等优点的基础上，克服了 其固有的缺点和局限性，适应了光伏发电系统中直流电压大范围变化的特点，并可进一步 适用于负载大范围变动的场合。
[0007] 本实用新型的技术方案为：一种适用于光伏发电的Z源逆变器，包括Boost升压 电路、直流侧储能电容C、开关管Sal及其反并联二极管VDal、Z源网络、三相逆变桥，光伏阵 列、Boost升压电路、直流侧储能电容C、开关管Sal及其反并联二极管VDal、Z源网络、三相 逆变桥、负载顺次连接，将光伏阵列输出的直流电能变换成交流电能，并为负载供电；Boost 升压电路包括光伏侧储能电容Q、Boost升压电感L、Boost升压电路开关管SpBoost升 压电路二极管VDtl，光伏阵列与光伏侧储能电容Ctl并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升 压电感U相连，Boost升压电感L另一端与Boost升压电路开关管S的集电极、Boost升 压电路二极管VDtl的阳极相连，Boost升压电路二极管VD。的阴极与直流侧储能电容C的一 端、二极管VDal的阴极、开关管Sal的集电极相连，直流侧储能电容C的另一端与Boost升压 电路开关管Stl的发射极、光伏阵列输出负极相连；Z源网络包括电感Li、电感L2、电容C1、电 容C2，电感L1、电容C2、电感L2、电容(^依次相连形成串联回路，电感Li与电容C:连接处同 时与开关管Sal的发射极、二极管VDal的阳极相连，电容C2与电感L2连接处同时与光伏阵列 输出负极相连；三相逆变桥包括六个开关管S1-S6W及它们各自的反并联二极管VD^VD6, 开关管SnS3、S5的集电极相连，作为三相逆变桥的输入正端，并与Z源网络中电感L1与电 容(：2的连接处相连；开关器件S2、S4、S6的发射极相连，作为三相逆变桥的输入负端，并与Z 源网络中电感L2与电容C1的连接处相连A1的发射极与S2的集电极相连，S3的发射极与S4 的集电极相连，S5的发射极与S6的集电极相连，由S2、S4、56的集电极分别引出三相逆变桥 的a、b、c三个输出端并接至负载。
[0008] 此处设计的优势在于，开关管Sal使Z源网络的电流能够反向流动，Boost升压电 路二极管VDtl保证了电源电流的单向流动，直流侧储能电容C给电路的反向电流提供了通 道。
[0009] 根据本发明优选的，Z源网络中，电感L1与电感L2的电感值相等，电容C1与电容C2 的电容值相等。
[0010] 根据本发明优选的，三相逆变桥的型号为FF450R17ME4。
[0011] 本实用新型的有益效果为：1、输出电压可任意升/降，对负载的适应能力很强，能 够工作在重载和轻载的任何环境；2、可消除Z源网络引起的直流电压畸变；3、Z源网络的电 感可以设计得很小，减少了重量、体积和成本；4、可实现逆变桥开关管的零电压导通，提高 了光伏发电系统中逆变桥的安全性，消除了死区对输出交流电压的影响，减小了开关损耗， 改善了开关环境。
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型结构示意图。
[0013] 图2为本实用新型工作模式1的等效电路图；图中，IinSZ源网络输入电流，Ii 为Z源网络输出电流，也即三相逆变桥的输入电流；Va为电容C:的电压，VC2为电容C2的电 压；Iu为流过电感L:的电流、U2为流过电感L2的电流，由于Z源网络为对称网络，因此有 下同。
[0014] 图3为本实用新型工作模式2的等效电路图。
[0015]图4为本实用新型工作模式3的等效电路图。
[0016] 图5为本实用新型工作模式4的等效电路图。
[0017] 图6为本实用新型工作模式5的等效电路图。
[0018] 图7为本实用新型工作模式6的等效电路图。
[0019]图8为本实用新型工作模式7当三相逆变桥中开关管的反并联续流二极管全部导 通时等效电路图。
[0020] 图9为本实用新型工作模式7当三相逆变桥中的开关管在直通信号的作用下导通 时等效电路图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合说明书附图对本实用新型作进一步阐述，但不限于此。
[0022] -种适用于光伏发电的Z源逆变器，包括Boost升压电路、直流侧储能电容C、开关 管Sal及其反并联二极管VDal、Z源网络、三相逆变桥，光伏阵列、Boost升压电路、直流侧储 能电容C、开关管Sal及其反并联二极管VDal、Z源网络、三相逆变桥、负载顺次连接，将光伏 阵列输出的直流电能变换成交流电能，并为负载供电；Boost升压电路包括光伏侧储能电 容Q、Boost升压电感L、Boost升压电路开关管SpBoost升压电路二极管VDtl,光伏阵列 与光伏侧储能电容Ctl并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感Ltl相连，Boost升压 电感Ltl另一端与Boost升压电路开关管S^的集电极、Boost升压电路二极管VD^的阳极相 连，Boost升压电路二极管VDtl的阴极与直流侧储能电容C的一端、二极管VDal的阴极、开关 管Sal的集电极相连，直流侧储能电容C的另一端与Boost升压电路开关管S^的发射极、光 伏阵列输出负极相连；Z源网络包括电感L1、电感L2、电容C1、电容C2，电感L1、电容C2、电感 L2、电容(^依次相连形成串联回路，电感Li与电容Ci连接处同时与开关管Sal的发射极、二 极管VDal的阳极相连，电容C2与电感L2连接处同时与光伏阵列输出负极相连；三相逆变桥 包括六个开关管S1-S6W及它们各自的反并联二极管VD^VD6，开关管SnS3、S 5的集电极相 连，作为三相逆变桥的输入正端，并与Z源网络中电感L1与电容C2的连接处相连；开关器件 S2、S4、S6的发射极相连，作为三相逆变桥的输入负端，并与Z源网络中电感L2与电容C:的 连接处相连A1的发射极与S2的集电极相连，S3的发射极与S4的集电极相连，S5的发射极 与S6的集电极相连，由S2、S4、S6的集电极分别引出三相逆变桥的a、b、c三个输出端并接至 负载。
[0023] -种适用于光伏发电的Z源逆变器结构示意图如图1所示。
[0024] 此处设计的优势在于，开关管Sal使Z源网络的电流能够反向流动，Boost升压电 路二极管VDtl保证了电源电流的单向流动，直流侧储能电容C给电路的反向电流提供了通 道。
[0025] 所述Z源网络中，电感L1与电感L2的电感值相等，电容C1与电容C2的电容值相 等。
[0026] 所述三相逆变桥的型号为FF450R17ME4。
[0027] 利用简单升压方法来控制电路时，在一个开关周期内，共有7种工作模式，为简化 分析，做如下假设：1、器件均为理想工作状态；2、光伏阵列、Boost升压电路等效为一电压 源％;3、三相逆变桥等效为一电压源Vi。
[0028] 工作模式1 :三相逆变桥工作在传统的零状态，没有输出电流，即Ii=O,电压源V。、 直流侧储能电容C为Z源网络电容C1、电容C2充电。图2所示为工作模式1的等效电路 图。
[0029] 工作模式2:三相逆变桥在非直通零状态下，Z源网络输入电流Iin、Z源网络输出 电流Ii及电感L2的电流Iu满足的条件如式（I)所示：
[0031] 此时，电压源Vtl、直流侧储能电容C共同为三相逆变桥供电，Z源网络电容C1及电 容C2处于充电状态。图3所示为工作模式2的等效电路图。
[0032] 工作模式3 :随着电感L2的电流Iu的持续减小，Z源网络的电容开始给负载供电， Z源网络输入电流Iin、Z源网络输出电流Ii及电感L2的电流12满足的条件如式（II)所示：
[0034] 图4所示为工作模式3的等效电路图。
[0035] 工作模式4:在工作模式3的最后阶段，即电感L2的电流I。下降到Z源网络输出 电流1的一半时，即Iu=Ii/2,打开开关管Sal，使得Z源网络输入电流Iin小于零，也就是输 入电流可以反向流动。此时，Z源网络输入电流Iin、Z源网络输出电流Ii及电感L2的电流 Ij茜足的条件如式(III)所示：
[0037] 图5所示为工作模式4的等效电路图。
[0038] 工作模式5 :在工作模式4的最后阶段，电感L2的电流Iu继续下降，直至电感L2 的电流L下降到零继而反向，Z源网络电容Ci和电容C2放电，而直流侧储能电容C在充 电。此时，开关管Sal处于开通状态，Z源网络输入电流Iin、Z源网络输出电流Ii及电感L2 的电流L满足的条件如式(IV)所示：
[0040] 图6所示为工作模式5的等效电路图。
[0041] 工作模式6 :三相逆变桥工作在传统的零状态，SPIeO。此时，开关管Sal仍然导通， 电感L2的电流U2和Z源网络输入电流Iin都是反向流动的，Z源网络和负载完全脱离。图 7所示为工作模式6的等效电路图。
[0042] 工作模式7:三相逆变桥工作在直通零状态下，Z源网络的电容电压之和比电压源 电压V(!大，即Va+V^〉VcrBoost升压电路二极管VD(!反偏关断，同时，开关管Sal也处于关 断状态，Z源网络电容给电感充电。直通状态有如下两种形式：（1)在工作模式6的最后阶 段，加上直通信号后，开关管Sal关断，电感L2的电流1^不能突变，三相逆变桥中开关管的 反并联续流二极管全部导通，如图8所示；（2)电感L2的电流12负向减小到零后，三相逆 变桥中的开关管在直通信号的作用下导通，如图9所示。
【主权项】
1. 一种适用于光伏发电的Z源逆变器，其特征在于，包括Boost升压电路、直流侧储 能电容C、开关管S al及其反并联二极管VD al、Z源网络、三相逆变桥，光伏阵列、Boost升压 电路、直流侧储能电容C、开关管Sal及其反并联二极管VD al、Z源网络、三相逆变桥、负载顺 次连接，将光伏阵列输出的直流电能变换成交流电能，并为负载供电；Boost升压电路包括 光伏侧储能电容Q、Boost升压电感L、Boost升压电路开关管Sp Boost升压电路二极管 VD。，光伏阵列与光伏侧储能电容Ctl并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L tl相连， Boost升压电感L(!另一端与Boost升压电路开关管S 的集电极、Boost升压电路二极管VD。 的阳极相连，Boost升压电路二极管VDtl的阴极与直流侧储能电容C的一端、二极管VD 31的 阴极、开关管Sal的集电极相连，直流侧储能电容C的另一端与Boost升压电路开关管S ^的 发射极、光伏阵列输出负极相连；Z源网络包括电感L1、电感L2、电容C 1、电容C2，电感L1、电 容C2、电感L 2、电容(^依次相连形成串联回路，电感L i与电容C i连接处同时与开关管S al的 发射极、二极管VDal的阳极相连，电容C2与电感L 2连接处同时与光伏阵列输出负极相连；三 相逆变桥包括六个开关管S1-S6W及它们各自的反并联二极管VD ^VD6，开关管Sn S3、&的 集电极相连，作为三相逆变桥的输入正端，并与Z源网络中电感L1与电容C 2的连接处相连； 开关器件S2、S4、S6的发射极相连，作为三相逆变桥的输入负端，并与Z源网络中电感L 2与 电容C1的连接处相连；S i的发射极与S 2的集电极相连，S 3的发射极与S 4的集电极相连，S 5 的发射极与S6的集电极相连，由S 2、S4、S6的集电极分别引出三相逆变桥的a、b、c三个输出 端并接至负载。2. 根据权利要求1所述一种适用于光伏发电的Z源逆变器，其特征在于，Z源网络中， 电感L1与电感L 2的电感值相等，电容C i与电容C 2的电容值相等。3. 根据权利要求1所述一种适用于光伏发电的Z源逆变器，其特征在于，三相逆变桥的 型号为 FF450R17ME4。
【专利摘要】本实用新型涉及一种适用于光伏发电的Z源逆变器，包括Boost升压电路、直流侧储能电容C、开关管Sa1及其反并联二极管VDa1、Z源网络、三相逆变桥，光伏阵列、Boost升压电路、直流侧储能电容C、开关管Sa1及其反并联二极管VDa1、Z源网络、三相逆变桥、负载顺次连接，将光伏阵列输出的直流电能变换成交流电能，并为负载供电。本实用新型的输出电压可任意升/降，对负载的适应能力很强，能够工作在重载和轻载的任何环境；可实现逆变桥开关管的零电压导通，提高了光伏发电系统的安全性，消除了死区对输出交流电压的影响，减小了开关损耗，改善了开关环境。
【IPC分类】H02M3/156, H02M7/5387, H02S40/32
【公开号】CN204696953
【申请号】CN201520354195
【发明人】张庆海, 王李*, 王和先, 李洪博, 王新涛, 孔鹏, 鲍景宽, 石星昊, 郭亚峰, 张蕊
【申请人】国网山东省电力公司聊城供电公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月28日
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