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

【發明內容】

[0004] 針對上述【背景技術】的不足，本發明提供了一種全橋型Z源逆變器，以實現高效率 的功率變換，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] -種全橋型Z源逆變器，包括依次連接的前級全橋變換器、變壓器、整流模塊以及 Z源逆變模塊；前級全橋變換器的輸入端用于連接直流電壓源，前級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載。
[0007] 具體的，所述Z源逆變部分包括Z源結構和逆變橋，Z源結構包括第一電感，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串聯的第一功率開關管和第二功率開關管；所述第一功率 開關管的陰極與所述第二功率開關管的陽極連接；所述第一功率開關管的陽極為逆變橋正 端，所述第二功率開關管的陰極為逆變橋負端；所述第一橋臂，第二橋臂，第三橋臂的中間 點連接分別連接負載。
[0009] 具體的，所述前級全橋變換器分包括：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；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；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；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 的陽極、第四整流二極管的陽極與第一電感相連。
[0011] 本發明同時提供了一種光伏并網電路，應用到全橋型Z源逆變器。
[0012] 本發明同時提供一種全橋型Z源逆變器控制方法，應用到上述的全橋型Z源逆變 器，當輸入電壓低時，所述Z源逆變模塊的橋臂直通，用于升壓；當輸入電壓高時，所述前級 全橋變換器的橋臂移相，用于降壓。
[0013] 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：
[0014] 前級全橋變換器易于實現軟開關，通過控制前級全橋變換器的輸出，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全橋型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。
[0015] 同時，由于增加了變壓器，實現了輸入輸出的隔離，拓展了傳統Z源逆變器的應用 范圍，從而將Z源逆變器的應用場合拓展到電壓更廣的場合，適用于隔離場合。
【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0017] 圖1為本發明實施例提供的一種全橋型Z源逆變器的前級全橋變換器、變壓器、整 流模塊以及Z源逆變模塊電路拓撲圖；
[0018] 圖2為輸入電壓Vdc = 200V，直通占空比Dsh = 0. 2時，輸出電流IO = 4A時的升 壓仿真波形中橋臂中點電壓、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，輸出電流IO = 4A時的升 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，輸出電流IO = 4A時降壓仿 真波形中橋臂中點電壓、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，輸出電流IO = 4A時降壓仿 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，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】
[0025] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0026] 術語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者 隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隱 含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，除非另有說明，"多個"的含義是兩個 或兩個以上。
[0027] 本發明實施例提供了一種全橋型Z源逆變器，包括依次連接的前級全橋變換器、 變壓器、整流模塊以及Z源逆變模塊；前級全橋變換器的輸入端用于連接直流電壓源，前級 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載。
[0028] 具體的，所述Z源逆變部分包括Z源結構和逆變橋，Z源結構包括第一電感，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串聯的第一功率開關管和第二功率開關管；所述第一功率 開關管的陰極與所述第二功率開關管的陽極連接；所述第一功率開關管的陽極為逆變橋正 端，所述第二功率開關管的陰極為逆變橋負端；所述第一橋臂，第二橋臂，第三橋臂的中間 點連接分別連接負載。
[0030] 具體的，所述前級全橋變換器分包括：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；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；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；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 的陽極、第四整流二極管的陽極與第一電感相連。
[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。
[0033] 其中：第一功率開關管Ql的陽極、第二功率開關管Q2的陽極用于與直流電壓源 Vin正極連接。
[0034] 第三功率開關管Q3的陰極、第四功率開關管Q4的陰極用于與直流電壓源Vin負 極連接。
[0035] 第一功率管Ql的陰極、第三功率管Q3的陽極與變壓器Tr原邊一端相連，變壓器 Tr原邊另一端與隔直電容Cb -端