一種隔離型z源逆變器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及隔離型Z源逆變器，屬于電力電子變換器領域。
【背景技術】
[0002] Z源逆變器為一種單級升降壓逆變器，其輸入電壓較寬，可以避免由于EMI問題造 成橋臂直通給系統帶來的損害，基于以上的優點，Z源逆變器在新能源開發領域具有較為重 要的研宄意義。
[0003] 但是，Z源逆變器一般運用于非隔離場合，其在一些由安規要求必須隔離的場合的 應用受到限制，同時，Z源逆變器在輕載時，Z源電感易進入斷續模式，Z源逆變器的這些特 點限制了它的應用。
【發明內容】
[0004] 針對上述【背景技術】的不足，本發明提供了一種隔離型Z源逆變器，用以實現高效 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，拓展了其在隔離場合的應用范圍。
[0005] 本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：
[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源結構和逆變 橋，具體的，上述Z源結構包括：
[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，第三橋臂功率開關管上管的陽極為逆變橋正端，第一橋臂，第二橋臂，第三橋臂功率 開關管下管的陰極為逆變橋負端；各橋臂的中間點連接負載。
[0009] 作為一種優選，上述變換部分為一個全橋變換結構，具體包括：第一功率開關管、 第二功率開關管、第三功率開關管、第四功率開關管；其中，第一功率開關管的陽極、第二 功率開關管的陽極與直流電壓源正極連接，第三功率開關管的陰極、第四功率開關管的陰 極與直流電壓源負極連接；第一功率管的陰極、第三功率管的陽極與變壓器原邊一端相連； 第二功率管的陰極、第四功率管的陽極與變壓器原邊的另一端相連。
[0010] 進一步的，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極與第四整流管陽 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 管的陽極、第四整流二極管的陽極與第二電容相連。
[0012] 作為一種優選，上述變壓器的副邊包括兩個繞組，整流部分包括八個整流二極 管；
[0013] 第一整流二極管的陽極、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極與第四整流 管陽極相連；
[0014] 第五整流二極管的陽極、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極與第八整流 管陽極相連；
[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 陽極與第四整流二極管的陽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 的陽極與第八整流二極管的陽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極、第四整流 二極管的陽極與第二電容相連，第七整流二極管的陽極、第八整流二極管的陽極與第二電 容的另一端相連。
[0017] 作為一種優選，上述變換部分為一個交錯雙管正激結構，包括：第一功率開關管、 第一續流二極管、第二功率開關管、第二續流二極管、第三功率開關管、第三續流二極管、第 四功率開關管、第四續流二極管、；其中，第一功率開關管的陽極、第三功率開關管的陽極、 第二續流二極管的陰極和第四續流二極管的陰極與直流電壓源正極連接，第二功率開關管 的陰極、第四功率開關管的陰極、第一續流二極管的陽極和第三續流二極管的陽極與直流 電壓源負極連接；第一功率管的陰極、第二功率管的陽極與變壓器原邊一端相連；第三功 率管的陰極、第四功率管的陽極與變壓器原邊的另一端相連；
[0018] 變壓器對應為兩個，整流部分包括三個整流二極管；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極與第一變壓器副 邊同名相連；第二整流二極管的陽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 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、第四功率開關管為MOS管；逆變橋第一橋臂，第二橋臂，第 三橋臂功率開關管為MOS管或者IGBT。
[0020] 本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：
[0021] 將Z源逆變器的應用場合拓展到隔離場合，擴大了其應用范圍，同時，前級全橋變 換器易于實現軟開關，通過控制前級的輸出，為后級Z源逆變提供了一種新的控制變量，輸 入電壓范圍更寬。前級全橋變壓器兩副邊隔離型Z源逆變器，在輸入電壓低時提供了雙路 整流輸出電壓，輸入電壓高時，可通過減小占空比來控制束流輸出電壓，因此，進一步擴大 了電壓的輸入范圍。
[0022] 針對全橋型Z源逆變器前級變換器不能橋臂直通，為使整個系統具有更高的可靠 性，前級變換器采用正激型可防止橋臂直通現象的出現。正激型Z源逆變器保留了 Z源抗 EMI，可靠性高的優點，使整個系統更加穩定。
【附圖說明】
[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撲圖；
[0024] 圖2為圖1對應的后級Z源結構和逆變橋部分電路拓撲圖；
[0025] 圖3、圖4、圖5為輸入電壓Vin= 120V，輸出電壓VQ= 110V時升壓實驗波形；
[0026] 圖6、圖7、圖8為輸入電壓Vin= 280V，輸出電壓VQ= 110V時降壓實驗波形；
[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撲圖；
[0028] 圖10為圖9對應的后級Z源結構和逆變橋部分電路拓撲圖；
[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撲圖；
[0030] 圖12為圖11對應的后級Z源結構和逆變橋部分電路拓撲圖；
[0031] 其中，Q1-第一功率開關管，Q2-第二功率開關管，Q3-第三功率開關管，Q4-第四 功率開關管，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-第一續流二極管，Dw2_第二續流二極管，Dw3_第三續流 二極管，Dw4-第四續流二極管，L1-第一電感，L2-第二電感，C1-第一電容，C2-第二電容， S1-第一逆變功率開關管，S2-第二逆變功率開關管，S3-第三逆變功率開關管，S4-第四逆 變功率開關管，S5-第五逆變功率開關管，S6-第六逆變功率開關管。
【具體實施方式】
[0034] 本發明提供一種隔離型Z源逆變器，為使本發明的目的，技術方案及效果更加清 楚，明確，以及參照附圖并舉實例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體 實施僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0035] 下面結合附圖對發明的技術方案進行詳細說明：
[0036]如圖1所示的隔離型Z源逆變器，包括：直流電壓源Vin、第一功率開關管Q1、第二 功率開關管Q2、第三功率開關管Q3、第四功率開關管Q4 ;其中：第一功率開關管Q1的陽極、 第二功率開關管Q2的陽極與直流電壓源Vin正極連接，第三功率開關管Q3的陰極、第四功 率開關管Q4的陰極與直流電壓源V in負極連接，第一功率管Q1的陰極、第三功率管Q3的陽 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