CN104092363B - 含有z源逆变器rcd缓冲电路的z源逆变器拓扑电路 - Google Patents

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Abstract

含有Z源逆变器RCD缓冲电路的Z源逆变器拓扑电路，涉及一种Z源逆变器的缓冲电路。它为了解决RC、RCD和RCD限幅型缓冲电路在Z源逆变器时会出现直流链电压产生斜坡，直流链电压值偏高和损耗大的问题。本发明所述Z源逆变器RCD缓冲电路及含有该缓冲电路的Z源逆变器拓扑电路将传统RCD缓冲电路中的无感电阻和开关器件串联后与快恢复二极管并联，然后整体与无感电容相串联后并联于Z源逆变器直流母线侧。该增设的开关器件，在Z源逆变器处于非直通状态时导通，在Z源逆变器处于直通状态时关断。避免了传统缓冲电路应用于Z源逆变器时产生的电压畸变、电压值偏高和直通损耗大的问题。本发明适用于中小功率的Z源逆变器。

Description

含有Z源逆变器RCD缓冲电路的Z源逆变器拓扑电路
技术领域
本发明涉及一种Z源逆变器的缓冲电路。
背景技术
传统C型缓冲电路应用于Z源逆变器中时，当直通状态来临时，相当于将带电电容直接短路，对开关管和电容的电流冲击非常大。直流链电压等级高的情况下甚至会烧毁开关管。并且，在中高功率等级的变换器应用场合，C型缓冲电路易与主电路杂散电感形成震荡。RC、RCD和RCD限幅型缓冲电路在Z源逆变器时会出现直流链电压产生斜坡，直流链电压值偏高和损耗大的问题。
发明内容
本发明是为了解决RC、RCD和RCD限幅型缓冲电路在Z源逆变器时会出现直流链电压产生斜坡，直流链电压值偏高和损耗大的问题，现提供Z源逆变器RCD缓冲电路及含有该缓冲电路的Z源逆变器拓扑电路。
Z源逆变器RCD缓冲电路，它包括：二极管、电阻和电容；
所述二极管的正极连接电阻的一端，二极管的负极连接电容的一端；
它还包括：开关；
电阻的另一端连接开关的一端，开关的另一端同时连接二极管的负极和电容的一端；
二极管的正极与电阻的一端同时作为Z源逆变器RCD缓冲电路的正极；
电容的另一端作为Z源逆变器RCD缓冲电路的负极。
含有上述Z源逆变器RCD缓冲电路的Z源逆变器拓扑电路，它包括：电源、一号二极管、一号电感、二号电感、一号电解电容、二号电解电容、一号IGBT、二号IGBT、三号IGBT、四号IGBT、五号IGBT、六号IGBT和Z源逆变器RCD缓冲电路；
电源的正极连接一号二极管D的正极，电源的负极同时连接二号电解电容的负极和二号电感的一端，
一号二极管D的负极同时连接一号电感的一端和一号电解电容的正极，
一号电感的另一端同时连接二号电解电容的正极、Z源逆变器RCD缓冲电路的正极、一号IGBT的集电极、三号IGBT的集电极和五号IGBT的集电极，
二号电感的另一端同时连接一号电解电容的负极、Z源逆变器RCD缓冲电路的负极、二号IGBT的发射极、四号IGBT的发射极和六号IGBT的发射极，
一号IGBT的发射极与四号IGBT的集电极连接，并作为Z源逆变器拓扑电路的第一输出端，
三号IGBT的发射极与六号IGBT的集电极连接，并作为Z源逆变器拓扑电路的第二输出端，
五号IGBT的发射极与二号IGBT的集电极连接，并作为Z源逆变器拓扑电路的第三输出端，
一号IGBT、二号IGBT、三号IGBT、四号IGBT、五号IGBT和六号IGBT的两端均反并联一个二极管。
本发明提供一种低损耗、无电压畸变的Z源逆变器RCD缓冲电路及含有该缓冲电路的Z源逆变器拓扑电路。本发明将传统RCD缓冲电路中的无感电阻和开关器件串联后与快恢复二极管并联，然后再整体与无感电容相串联后并联于Z源逆变器直流母线侧，即通过在传统的RCD缓冲电路中增设开关器件实现了低损耗和无电压畸变的目的。该增设的开关器件，在Z源逆变器处于非直通状态时导通，在Z源逆变器处于直通状态时关断。不仅降低了由于线路杂散电感造成的IGBT关断和反并联二极管反向恢复过程中产生的浪涌电压。而且避免了传统缓冲电路应用于Z源逆变器时产生的电压畸变、电压值偏高和直通损耗大的问题。
本发明所述的Z源逆变器RCD缓冲电路及含有该缓冲电路的Z源逆变器拓扑电路，适用于中小功率的Z源逆变器。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的Z源逆变器RCD缓冲电路的结构示意图；
图2为具体实施方式七所述的含有Z源逆变器RCD缓冲电路的Z源逆变器拓扑电路的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的Z源逆变器RCD缓冲电路，它包括：二极管DS、电阻RS和电容CS；
所述二极管DS的正极连接电阻RS的一端，二极管DS的负极连接电容CS的一端；
它还包括：开关SS；
电阻RS的另一端连接开关SS的一端，开关SS的另一端同时连接二极管DS的负极和电容CS的一端；
二极管DS的正极与电阻RS的一端同时作为Z源逆变器RCD缓冲电路的正极；
电容CS的另一端作为Z源逆变器RCD缓冲电路的负极。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的Z源逆变器RCD缓冲电路作进一步说明，本实施方式中，所述开关SS为IGBT。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，驱动功率小而饱和压降低。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的Z源逆变器RCD缓冲电路作进一步说明，本实施方式中，所述开关SS为MOSFET。
MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)，金属氧化物半导体场效应管，驱动功率很小，开关速度快。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一、二或三所述的Z源逆变器RCD缓冲电路作进一步说明，本实施方式中，所述二极管DS为快恢复二极管。
快恢复二极管是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管，因基区很薄，反向恢复电荷很小，所以快恢复二极管的反向恢复时间较短，正向压降较低。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一、二或三所述的Z源逆变器RCD缓冲电路作进一步说明，本实施方式中，所述电阻RS为无感电阻。
无感电阻在使用中不容易产生震荡，不会损坏回路中的其他器件。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式一、二或三所述的Z源逆变器RCD缓冲电路作进一步说明，本实施方式中，所述电容CS为无感电容。
无感电容具有自感小、等效串联电阻低、损耗小、绝缘电阻高、频率特性好和能经受高电压、大电流冲击等特性。
具体实施方式七：参照图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的含有具体实施方式一所述的Z源逆变器RCD缓冲电路的Z源逆变器拓扑电路，它包括：电源Vin、一号二极管D、一号电感L1、二号电感L2、一号电解电容C1、二号电解电容C2、一号IGBTV1、二号IGBTV2、三号IGBTV3、四号IGBTV4、五号IGBTV5、六号IGBTV6和Z源逆变器RCD缓冲电路；
电源Vin的正极连接一号二极管D的正极，电源Vin的负极同时连接二号电解电容C2的负极和二号电感L2的一端，
一号二极管D的负极同时连接一号电感L1的一端和一号电解电容C1的正极，
一号电感L1的另一端同时连接二号电解电容C2的正极、Z源逆变器RCD缓冲电路的正极、一号IGBTV1的集电极、三号IGBTV3的集电极和五号IGBTV5的集电极，
二号电感L2的另一端同时连接一号电解电容C1的负极、Z源逆变器RCD缓冲电路的负极、二号IGBTV2的发射极、四号IGBTV4的发射极和六号IGBTV6的发射极，
一号IGBTV1的发射极与四号IGBTV4的集电极连接，并作为Z源逆变器拓扑电路的第一输出端，
三号IGBTV3的发射极与六号IGBTV6的集电极连接，并作为Z源逆变器拓扑电路的第二输出端，
五号IGBTV5的发射极与二号IGBTV2的集电极连接，并作为Z源逆变器拓扑电路的第三输出端，
一号IGBTV1、二号IGBTV2、三号IGBTV3、四号IGBTV4、五号IGBTV5和六号IGBTV6的两端均反并联一个二极管。
本发明中，所述Z源逆变器为电压型三相Z源逆变器，它包括由两个电感和两个电容组成的X形阻抗源网络。RCD(剩余电流动作保护器，Residual current devices)缓冲电路中，无感电阻和开关器件串联后与快恢复二极管并联，然后再整体与无感电容相串联后并联于Z源逆变器直流母线侧。
工作原理：
当Z源逆变器处于非直通状态时，开关SS导通。当逆变桥电路中有开关器件由开通转变为关断时，产生的电压尖峰沿着二极管DS给缓冲电容CS谐振充电，然后缓冲电容CS沿着缓冲电阻RS放电直至电压稳定至恒定值。
当Z源逆变器处于直通状态时，开关SS关断。这样缓冲电容CS就不会沿着缓冲电阻RS迅速放电，解决了由于直通造成的缓冲电路损耗问题。同时，由于缓冲电容CS不参与直通时的放电过程，也避免了电压畸变和电压值偏高的问题。

Claims (6)

1.含有Z源逆变器RCD缓冲电路的Z源逆变器拓扑电路，其特征在于，它包括：电源(Vin)、一号二极管(D)、一号电感(L1)、二号电感(L2)、一号电解电容(C1)、二号电解电容(C2)、一号IGBT(V1)、二号IGBT(V2)、三号IGBT(V3)、四号IGBT(V4)、五号IGBT(V5)、六号IGBT(V6)和Z源逆变器RCD缓冲电路；
Z源逆变器RCD缓冲电路包括：二极管(DS)、电阻(RS)、开关(SS)和电容(CS)；
所述二极管(DS)的正极连接电阻(RS)的一端，二极管(DS)的负极连接电容(CS)的一端；
电阻(RS)的另一端连接开关(SS)的一端，开关(SS)的另一端同时连接二极管(DS)的负极和电容(CS)的一端；
二极管(DS)的正极与电阻(RS)的一端同时作为Z源逆变器RCD缓冲电路的正极；
电容(CS)的另一端作为Z源逆变器RCD缓冲电路的负极；
电源(Vin)的正极连接一号二极管(D)的正极，电源(Vin)的负极同时连接二号电解电容(C2)的负极和二号电感(L2)的一端，
一号二极管(D)的负极同时连接一号电感(L1)的一端和一号电解电容(C1)的正极，
一号电感(L1)的另一端同时连接二号电解电容(C2)的正极、Z源逆变器RCD缓冲电路的正极、一号IGBT(V1)的集电极、三号IGBT(V3)的集电极和五号IGBT(V5)的集电极，
二号电感(L2)的另一端同时连接一号电解电容(C1)的负极、Z源逆变器RCD缓冲电路的负极、二号IGBT(V2)的发射极、四号IGBT(V4)的发射极和六号IGBT(V6)的发射极，
一号IGBT(V1)的发射极与四号IGBT(V4)的集电极连接，并作为Z源逆变器拓扑电路的第一输出端，
三号IGBT(V3)的发射极与六号IGBT(V6)的集电极连接，并作为Z源逆变器拓扑电路的第二输出端，
五号IGBT(V5)的发射极与二号IGBT(V2)的集电极连接，并作为Z源逆变器拓扑电路的第三输出端，
一号IGBT(V1)、二号IGBT(V2)、三号IGBT(V3)、四号IGBT(V4)、五号IGBT(V5)和六号IGBT(V6)的两端均反并联一个二极管，
当Z源逆变器处于非直通状态时，开关SS导通，
当Z源逆变器处于直通状态时，开关SS关断。
2.根据权利要求1所述的含有Z源逆变器RCD缓冲电路的Z源逆变器拓扑电路，其特征在于，所述开关(SS)为IGBT。
3.根据权利要求1所述的含有Z源逆变器RCD缓冲电路的Z源逆变器拓扑电路，其特征在于，所述开关(SS)为MOSFET。
4.根据权利要求1、2或3所述的含有Z源逆变器RCD缓冲电路的Z源逆变器拓扑电路，其特征在于，所述二极管(DS)为快恢复二极管。
5.根据权利要求1、2或3所述的含有Z源逆变器RCD缓冲电路的Z源逆变器拓扑电路，其特征在于，所述电阻(RS)为无感电阻。
6.根据权利要求1、2或3所述的含有Z源逆变器RCD缓冲电路的Z源逆变器拓扑电路，其特征在于，所述电容(CS)为无感电容。
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