一種全橋型z源逆變器及其控制方法和光伏并網(wǎng)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子變換器領(lǐng)域，特別涉及一種全橋型Z源逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002] Z源逆變器是一種常用的單級(jí)升降壓逆變器，具有輸入電壓范圍寬，穩(wěn)定性高，抗 EMI等特性，基于這些特點(diǎn)，Z源逆變器在新能源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域具有較為重要的研究意義。
[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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述【背景技術(shù)】的不足，本發(fā)明提供了一種全橋型Z源逆變器，以實(shí)現(xiàn)高效率 的功率變換，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] -種全橋型Z源逆變器，包括依次連接的前級(jí)全橋變換器、變壓器、整流模塊以及 Z源逆變模塊；前級(jí)全橋變換器的輸入端用于連接直流電壓源，前級(jí)全橋變換器的輸出端 連接所述變壓器原邊；變壓器的副邊連接整流模塊的輸入端，整流模塊的輸出端連接Z源 逆變模塊的輸入端；所述Z源逆變模塊的輸出端用于連接負(fù)載。
[0007] 具體的，所述Z源逆變部分包括Z源結(jié)構(gòu)和逆變橋，Z源結(jié)構(gòu)包括第一電感，第二電 感，第一電容，第二電容；第一電感的第一端與所述第一電容第一端、所述逆變橋負(fù)端相連； 所述第一電感第二端與所述第二電容的第一端相連；所述第二電感的第一端與所述第二電 容第二端、所述逆變橋正端相連；所述第二電感的第二端與第一電容的第二端相連；所述 整流模塊的輸出端分別連接到所述第一電容的第二端和所述第二電容的第二端連接。
[0008] 具體的，所述逆變橋包括并聯(lián)的第一橋臂，第二橋臂，第三橋臂；所述第一橋臂，第 二橋臂，第三橋臂分別包括兩個(gè)串聯(lián)的第一功率開(kāi)關(guān)管和第二功率開(kāi)關(guān)管；所述第一功率 開(kāi)關(guān)管的陰極與所述第二功率開(kāi)關(guān)管的陽(yáng)極連接；所述第一功率開(kāi)關(guān)管的陽(yáng)極為逆變橋正 端，所述第二功率開(kāi)關(guān)管的陰極為逆變橋負(fù)端；所述第一橋臂，第二橋臂，第三橋臂的中間 點(diǎn)連接分別連接負(fù)載。
[0009] 具體的，所述前級(jí)全橋變換器分包括：第一功率開(kāi)關(guān)管、第二功率開(kāi)關(guān)管、第三功 率開(kāi)關(guān)管、第四功率開(kāi)關(guān)管；第一功率開(kāi)關(guān)管的陽(yáng)極、第二功率開(kāi)關(guān)管的陽(yáng)極與直流電壓源 正極連接，第三功率開(kāi)關(guān)管的陰極、第四功率開(kāi)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；變壓器原邊的另一端與隔直電容 一端連接，隔直電容另一端與第二功率管的陰極、第四功率管的陽(yáng)極相連。
[0010] 具體的，所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；第一整流二極管的陰極、第二整流二極管的陰極與第一電容相連；第三整流二極管 的陽(yáng)極、第四整流二極管的陽(yáng)極與第一電感相連。
[0011] 本發(fā)明同時(shí)提供了一種光伏并網(wǎng)電路，應(yīng)用到全橋型Z源逆變器。
[0012] 本發(fā)明同時(shí)提供一種全橋型Z源逆變器控制方法，應(yīng)用到上述的全橋型Z源逆變 器，當(dāng)輸入電壓低時(shí)，所述Z源逆變模塊的橋臂直通，用于升壓；當(dāng)輸入電壓高時(shí)，所述前級(jí) 全橋變換器的橋臂移相，用于降壓。
[0013] 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：
[0014] 前級(jí)全橋變換器易于實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制前級(jí)全橋變換器的輸出，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)全橋變壓器兩副邊全橋型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。
[0015] 同時(shí)，由于增加了變壓器，實(shí)現(xiàn)了輸入輸出的隔離，拓展了傳統(tǒng)Z源逆變器的應(yīng)用 范圍，從而將Z源逆變器的應(yīng)用場(chǎng)合拓展到電壓更廣的場(chǎng)合，適用于隔離場(chǎng)合。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種全橋型Z源逆變器的前級(jí)全橋變換器、變壓器、整 流模塊以及Z源逆變模塊電路拓?fù)鋱D；
[0018] 圖2為輸入電壓Vdc = 200V，直通占空比Dsh = 0. 2時(shí)，輸出電流IO = 4A時(shí)的升 壓仿真波形中橋臂中點(diǎn)電壓、整流電壓和直流鏈電壓仿真波形；
[0019] 圖3為輸入電壓Vdc = 200V，直通占空比Dsh = 0. 2時(shí)，輸出電流IO = 4A時(shí)的升 壓仿真波形中第一電容電壓、第二電容電壓和輸出電流的仿真波形；
[0020] 圖4為輸入電壓Vdc = 300V，直通占空比Dsh為0時(shí)，輸出電流IO = 4A時(shí)降壓仿 真波形中橋臂中點(diǎn)電壓、整流電壓和直流鏈電壓仿真波形；
[0021] 圖5為輸入電壓Vdc = 300V，直通占空比Dsh為0時(shí)，輸出電流IO = 4A時(shí)降壓仿 真波形中第一電容電壓、第二電容電壓和輸出電流的仿真波形；
[0022] 其中，Ql-第一功率開(kāi)關(guān)管，Q2-第二功率開(kāi)關(guān)管，Q3-第三功率開(kāi)關(guān)管，Q4-第四 功率開(kāi)關(guān)管，Tr-變壓器，Lr-變壓器漏感，Cb-隔直電容，Vdc-直流電壓源；
[0023] Drll-第一整流二極管，Drl2-第二整流二極管，Drl3-第三整流二極管，DrH-第 四整流二極管；
[0024] Ll-第一電感，L2-第二電感，Cl-第一電容，C2-第二電容，Sl-第一逆變功率開(kāi)關(guān) 管，S2-第二逆變功率開(kāi)關(guān)管，S3-第三逆變功率開(kāi)關(guān)管，S4-第四逆變功率開(kāi)關(guān)管，S5-第 五逆變功率開(kāi)關(guān)管，S6-第六逆變功率開(kāi)關(guān)管。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0026] 術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者 隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隱 含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，"多個(gè)"的含義是兩個(gè) 或兩個(gè)以上。
[0027] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種全橋型Z源逆變器，包括依次連接的前級(jí)全橋變換器、 變壓器、整流模塊以及Z源逆變模塊；前級(jí)全橋變換器的輸入端用于連接直流電壓源，前級(jí) 全橋變換器的輸出端連接所述變壓器原邊；變壓器的副邊連接整流模塊的輸入端，整流模 塊的輸出端連接Z源逆變模塊的輸入端；所述Z源逆變模塊的輸出端用于連接負(fù)載。
[0028] 具體的，所述Z源逆變部分包括Z源結(jié)構(gòu)和逆變橋，Z源結(jié)構(gòu)包括第一電感，第二電 感，第一電容，第二電容；第一電感的第一端與所述第一電容第一端、所述逆變橋負(fù)端相連； 所述第一電感第二端與所述第二電容的第一端相連；所述第二電感的第一端與所述第二電 容第二端、所述逆變橋正端相連；所述第二電感的第二端與第一電容的第二端相連；所述 整流模塊的輸出端分別連接到所述第一電容的第二端和所述第二電容的第二端連接。
[0029] 具體的，所述逆變橋包括并聯(lián)的第一橋臂，第二橋臂，第三橋臂；所述第一橋臂，第 二橋臂，第三橋臂分別包括兩個(gè)串聯(lián)的第一功率開(kāi)關(guān)管和第二功率開(kāi)關(guān)管；所述第一功率 開(kāi)關(guān)管的陰極與所述第二功率開(kāi)關(guān)管的陽(yáng)極連接；所述第一功率開(kāi)關(guān)管的陽(yáng)極為逆變橋正 端，所述第二功率開(kāi)關(guān)管的陰極為逆變橋負(fù)端；所述第一橋臂，第二橋臂，第三橋臂的中間 點(diǎn)連接分別連接負(fù)載。
[0030] 具體的，所述前級(jí)全橋變換器分包括：第一功率開(kāi)關(guān)管、第二功率開(kāi)關(guān)管、第三功 率開(kāi)關(guān)管、第四功率開(kāi)關(guān)管；第一功率開(kāi)關(guān)管的陽(yáng)極、第二功率開(kāi)關(guān)管的陽(yáng)極與直流電壓源 正極連接，第三功率開(kāi)關(guān)管的陰極、第四功率開(kāi)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；變壓器原邊的另一端與隔直電容 一端連接，隔直電容另一端與第二功率管的陰極、第四功率管的陽(yáng)極相連。
[0031] 具體的，所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；第一整流二極管的陰極、第二整流二極管的陰極與第一電容相連；第三整流二極管 的陽(yáng)極、第四整流二極管的陽(yáng)極與第一電感相連。
[0032] 如圖1所示的全橋型Z源逆變器，包括，第一功率開(kāi)關(guān)管Q1、第二功率開(kāi)關(guān)管Q2、 第三功率開(kāi)關(guān)管Q3、第四功率開(kāi)關(guān)管Q4。
[0033] 其中：第一功率開(kāi)關(guān)管Ql的陽(yáng)極、第二功率開(kāi)關(guān)管Q2的陽(yáng)極用于與直流電壓源 Vin正極連接。
[0034] 第三功率開(kāi)關(guān)管Q3的陰極、第四功率開(kāi)關(guān)管Q4的陰極用于與直流電壓源Vin負(fù) 極連接。
[0035] 第一功率管Ql的陰極、第三功率管Q3的陽(yáng)極與變壓器Tr原邊一端相連，變壓器 Tr原邊另一端與隔直電容Cb -端