CN105429501A - 单抽头电感z源逆变器 - Google Patents

Abstract

单抽头电感Z源逆变器，属于逆变器技术领域，为解决现有Z源逆变器直通时间受限导致升压能力较小、器件电压应力大、不共地以及启动时产生谐振电流的问题。单抽头电感Z源网络包括电容C、抽头电感L、二极管D1、D2、D3和绝缘栅双极型晶体管；直流电源正极输出端连接抽头电感L正极端，抽头电感L中心抽头连接二极管D1阳极，抽头电感L负极端连接二极管D3阳极，二极管D1阴极同时连接三相逆变器正极输入端、二极管D3阴极、二极管D2阳极和绝缘栅双极型晶体管发射极，绝缘栅双极型晶体管集电极同时连接二极管D2阴极和电容C一端，电容C另一端同时连接直流电源负极输出端和三相逆变器负极输入端。本发明用于交流供电电源。

Description

单抽头电感Z源逆变器

技术领域

本发明属于逆变器技术领域。

背景技术

电压源逆变器作为交流供电电源广泛应用于交流电机驱动系统、UPS、感应加热系统、电池分布式交流电源、静态无功发生器等领域。传统的三相电压源逆变器，是通过逆变器将直流转化为交流对负载进行供电，但是由于传统逆变电源无法实现升压控制，其应用场合受到很多限制，并且为了防止桥臂直通造成器件损坏，需要设置死去时间，这样会影响输出波形质量，增加谐波含量。

为了解决上述问题提出了Z源逆变器，如图1所示，它具有输入电源灵活、不需要大容量储能元件、结构紧凑、体积小、效率高的特点，两路电感起到双级滤波和限流的作用，允许逆变桥桥臂开路和短路，并依靠其实现升降压功能，不仅保持了输出参考电压不变，还解决了死区问题，改善了输出电压质量。

然而，现有的Z源逆变器在理论上仍存在一定的局限性和不足：(1)升压能力受到直通时间的限制，直通时间过大会导致输出电压谐波含量增大；(2)无法实现共地；(3)直流电源输入电流断续；(4)对器件产生较大电压应力；(5)在启动时，直流电源会与Z源电容和反并联二极管构成通路，产生较大的谐振电流，导致器件损坏，因此应用范围受到限制。

发明内容

本发明目的是为了解决现有Z源逆变器直通时间受限导致升压能力较小、器件电压应力大、不共地以及启动时产生谐振电流的问题，提供了一种单抽头电感Z源逆变器。

本发明所述单抽头电感Z源逆变器，它包括三相逆变器和输出滤波器，它还包括单抽头电感Z源网络，直流电源输出端连接单抽头电感Z源网络的输入端，单抽头电感Z源网络的输出端连接三相逆变器的输入端，三相逆变器的输出端连接输出滤波器的输入端，输出滤波器的输出端输出电压为负载供电；

所述单抽头电感Z源网络包括电容C、抽头电感L、二极管D1、二极管D2、二极管D3和绝缘栅双极型晶体管S1；

直流电源的正极输出端连接抽头电感L的正极端，抽头电感L的中心抽头连接二极管D1的阳极，抽头电感L的负极端连接二极管D3的阳极，二极管D1的阴极同时连接三相逆变器的正极输入端、二极管D3的阴极、二极管D2的阳极和绝缘栅双极型晶体管的发射极，绝缘栅双极型晶体管的集电极同时连接二极管D2的阴极和电容C的一端，电容C的另一端同时连接直流电源的负极输出端和三相逆变器的负极输入端。

本发明的优点：

本发明将单抽头电感和单电容结合，形成新型的Z源网络，通过改变抽头电感的匝比可以实现较小的直通时间产生较大的电压增益，解决了共地问题，减小了电压应力，抑制了启动时产生的谐振电流，并通过使用绝缘栅双极晶体管实现三相逆变器输入电压的有源嵌位，实现了在直通时开关器件的准零电压、准零电流开通，减小了开关损耗。这些优点使单抽头电感Z源逆变器更适合应用在新能源供电系统。

本发明针对传统Z源逆变器的电流断续问题，提出两种升压模式，可通过电感值的选取实现电流连续升压模式和电流断续升压模式，在电流断续的情况下产生更高的升压能力，有效地结合了两种电流运行模式。

本发明在现有Z源逆变器主电路拓扑结构的基础上经过改进获得，它克服了传统Z源逆变器升压能力小、电压应力大以及启动时电流大的问题，并且增加有源箝位功能，减小了开关损耗，通过将两证电流运行模式相结合，可以利用各自的优点，将三相逆变器负极输出端与电源地相连，减小了电磁干扰，增加了电路的可靠性。

附图说明

图1是现有技术的Z源逆变器的拓扑结构图；

图2是本发明所述单抽头电感Z源逆变器的拓扑结构图；

图3是图2为直通状态时，单抽头电感Z源逆变器的等效电路图；

图4是图2为非直通状态时，单抽头电感Z源逆变器的等效电路图；

图5是本发明所述单抽头电感Z源逆变器电压空间矢量分布图；

图6是本发明所述单抽头电感Z源逆变器电压空间矢量的参考矢量合成图；

图7是在现有矢量控制基础上增加有源箝位的修改SVPWM控制开关状态示意图；

图8是仿真中连续模式下三相逆变器输入端电压U_i图；

图9是仿真中连续模式下电容C的电压图；

图10是仿真中放大50倍S1开关信号与S1集射电压图；

图11是仿真中连续模式下输出线电压U_ab图；

图12是仿真中连续模式下电源输出电流图；

图13是仿真中断续模式下三相逆变器输入电压U_i图；

图14是仿真中断续模式下电容C电压图；

图15是仿真中断续模式下输出线电压U_ab图；

图16是仿真中断续模式下电源输出电流图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图2-图4说明本实施方式，本实施方式所述单抽头电感Z源逆变器，它包括三相逆变器1和输出滤波器2，它还包括单抽头电感Z源网络3，直流电源输出端连接单抽头电感Z源网络3的输入端，单抽头电感Z源网络3的输出端连接三相逆变器1的输入端，三相逆变器1的输出端连接输出滤波器2的输入端，输出滤波器2的输出端输出电压为负载供电；

所述单抽头电感Z源网络3包括电容C、抽头电感L、二极管D1、二极管D2、二极管D3和绝缘栅双极型晶体管S1；

直流电源的正极输出端连接抽头电感L的正极端，抽头电感L的中心抽头连接二极管D1的阳极，抽头电感L的负极端连接二极管D3的阳极，二极管D1的阴极同时连接三相逆变器1的正极输入端、二极管D3的阴极、二极管D2的阳极和绝缘栅双极型晶体管的发射极，绝缘栅双极型晶体管的集电极同时连接二极管D2的阴极和电容C的一端，电容C的另一端同时连接直流电源的负极输出端和三相逆变器1的负极输入端。

本实施方式中，针对现有Z源逆变器进行改进，通过单抽头电感和单电容形成新的Z源结构，通过增加直通矢量占空比和改变抽头电感匝比来提高升压能力，其工作原理为：将抽头电感Z源逆变器中绝缘栅双极型晶体管S1关断，使三相逆变器1上、下桥臂直通，此时单抽头电感Z源网络3与三相逆变器1断开连接，为直通状态，此时直流电源给抽头电感充电，同时电感对电流起到限流作用，此时等效电路图如图3所示。当三相逆变器1处于正常工作状态，开通绝缘栅双极型晶体管S1，此时单抽头电感Z源网络3与三相逆变器1同时为负载提供能量，为非直通状态；此时单抽头电感Z源网络3与电源同时给输出电路提供能量，此时等效电路图如图4所示。

具体实施方式二：下面结合图2-图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，该单抽头电感Z源逆变器的升压控制模式的调制方法为：

设置单抽头电感Z源逆变器包括两种状态：

状态一、直通状态：关断绝缘栅双极型晶体管S1，使三相逆变器1的上、下桥臂直通，此时单抽头电感Z源网络3与三相逆变器1断开连接；

状态二、非直通状态：使三相逆变器1处于正常工作状态，开通绝缘栅双极型晶体管S1，此时单抽头电感Z源网络3与三相逆变器1同时为负载提供能量；

设定在一个开关周期T中，状态一的持续时间为T₀，直通占空比为D，则由状态一的等效电路图获得：

U_L11＝U_d，U_i＝0(1)

其中：U_L11为抽头电感初级绕组两端电压，U_d是单抽头电感Z源网络3输入的直流电压，U_i为三相逆变器1的输入端电压；

设定在一个开关周期T中，状态二的持续时间为T₁，则由状态二的等效电路图获得：

U_L11+U_L12＝U_d-U_i，U_L12＝nU_L11(2)

其中：U_L12为抽头电感次级绕组两端电压，n为抽头电感初级与次级绕组的匝比；

根据式(2)能够得出：

$U_{L11}=\frac{U_d-U_i}{1+n}---\left(3\right)$

根据一个开关周期T中，稳态下抽头电感初级绕组两端平均电压为0，式(1)和(3)能够得出：

$T_0{U}_d+T_1\frac{U_d-U_i}{1+n}=0---\left(4\right)$

从而得出，三相逆变器1输入电压Ui和单抽头电感Z源网络3输入的直流电压U_d关系为：

$U_i=\frac{T_0(1+n)+T_1}{T_1}{U}_d---\left(5\right)$

则单抽头电感Z源逆变器的升压因子B表示为：

$B=\frac{T_0(1+n)+T_1}{T_1}---\left(6\right)$

进而得到单抽头电感Z源逆变器的电压传输比G_v为：

$G_v=\frac{U_{ph}}{U_d/\sqrt{3}}=M\·B---\left(7\right)$

其中：U_ph为三相逆变器1输出的相电压峰值，M为调制度；

根据状态一和状态二，升压因子与状态一和状态而的时间有关，因此，存在两种升压控制模式：

模式一：在状态二的情况下，抽头电感电流不存在断续情况，不存在U_L11＝0的情况，此升压模式为连续续升压模式；

模式二：在状态二的情况下，抽头电感电流存在断续情况，存在U_L11＝0的情况，此升压模式为断续升压模式；

两种升压模式的选择主要根据升压比、直通时间分配、负载电流的幅值与功率因数角来对电感值进行选取，关系如下：

在直通短路状态下有：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_d=U_{L11}=L_{11}\frac{{\mathrm{di}}_{d1}\left(t\right)}{dt}\\ i_{d1}\left(t\right)=\frac{U_d}{L_{11}}\mathrm{\Δ}t\\ I_{dsmax}=\frac{U_d}{L_{11}}{T}_0\end{array}\right.---\left(8\right)$

其中：L₁₁为抽头电感初级电感值，i_d1(t)为直通状态电感充电电流瞬时值，I_dsmax为直通状态电感最大电流；

在非直通状态下有：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{L11}=\frac{U_d-U_i}{1+n}=L_{11}\frac{{\mathrm{di}}_{d2}\left(t\right)}{dt}\\ i_{d2}\left(t\right)=\frac{U_d-U_i}{(1+n)L_{11}}\mathrm{\Δ}t\\ I_{dj\max }=\frac{U_d-U_i}{(1+n)L_{11}}{T}_1\end{array}\right.---\left(9\right)$

其中：i_d2(t)为非直通状态放电电感电流瞬时值，I_djmax为非直通状态电感最大电流；

假设充放电电流相等情况下，放电时间为T₁₁＝T-T₀，由式(8)和(9)可得：

$T_{11}=\frac{T_0(1+n)}{B-1}---\left(10\right)$

由式(10)可知，在一个载波周期内电流平均值I_av:

$I_{av}=I_{dsmax}\frac{T_0+T_{11}}{2T}=\frac{U_d{T}_0^2(n+B)}{2L_{11}T(B-1)}---\left(11\right)$

当额定输出功率、直通时间、直流电压确定的情况下，根据式(6)计算的升压因子代入公式(11)计算得出的电感值，认为该电感值为电流连续升压模式下的电感临界值，此时处于连续升压模式；

当额定输出功率、直通时间、直流电压U_d、升压因子B确定的情况下，且升压因子大于根据式(6)计算得出的升压因子时，根据上述公式计算得出的电感值使电感电流存在断续产生的升压为断续升压模式。

具体实施方式三：下面结合图5-图7说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，该单抽头电感Z源逆变器的空间矢量的调制方法为：

调制方法中有6个有效电压矢量、2个零电压矢量和3个直通矢量，其中6个有效电压矢量依次相差60°，方向固定，将空间划分为六个扇区，2个零电压矢量固定在空间向量图的原点处，3个直通矢量为三相逆变器1三对桥臂分别直通产生，参考矢量通过相邻两个有效电压矢量U_u、U_v和相应的零电压矢量U₀₀合成，通过直通矢量U_shoot实现升压，其中两个有效电压矢量的占空比分别是d_u和d_v，零矢量的占空比是d₀，直通矢量占空比为d_shoot；

单抽头电感Z源逆变器进行如下设置：

由状态一和状态二可知，在矢量调制过程中引入开关S1，在输出直通矢量之前关断S1，在直通矢量之后开通S1，通过零电压开通S1开关，实现三相逆变器1的输入电压的有源嵌位，并使三相逆变器1直通状态的开关器件为准零电压、零电流开通；

输出参考矢量U_ref、有效电压矢量U_u、U_v、零电压矢量U₀和直通矢量U_shoot关系表示为：

$\{\begin{array}{c}{U}_{ref}=\frac{T_u}{T}{U}_u+\frac{T_v}{T}{U}_v+\frac{T_{00}}{T}{U}_{00}+\frac{T_{shoot}}{T}{U}_{shoot}\\ T_u+T_v+T_{00}+T_{shoot}=T\end{array}---\left(12\right)$

其中：T_u为所在扇区的起始矢量输出时间，T_v为所在扇区的终止矢量输出时间，T_shoot为直通矢量输出时间；T₀₀为零电压矢量输出时间；

由于零电压矢量U₀₀和直通矢量U_shoot输出电压均为零，故参考矢量表示为：

U_ref＝d_uU_u+d_vU_v(13)

其中：d_u、d_v表示为：

$\{\begin{array}{c}{d}_u=\frac{T_u}{T}=MT\sin (\frac{\mathrm{\π}}{3}-{\mathrm{\θ}}_i)\\ d_v=\frac{T_v}{T}=MT{\mathrm{sin\θ}}_i\end{array},0\≤{\mathrm{\θ}}_i\≤\frac{\mathrm{\π}}{3}---\left(14\right)$

其中：θ_i表示在相应扇区的初始角；

根据直流电压U_d、额定输出功率、调制度M、直通时间、升压因子B确定所选择的升压模式，在该升压模式下根据三相逆变器1输出的电压频率与载波频率确定每一次输出矢量的间隔角度，通过对输出角度进行记忆，通过该记忆角度进行扇区判断和初始角计算，根据得到的直通时间、调制度和初始角计算，得出相应扇区下合成参考电压矢量的各个矢量的输出时间，实现矢量调制。

本实施方式中，将空间划分为六个扇区，如图5所示，矢量合成图如图6所示，本实施方式所述单抽头电感Z源逆变器的调制策略在传统Z源逆变器的基础上使用绝缘栅双级晶体管S1实现了三相逆变器1输入电压的有源嵌位，实现了直通状态开关的准零电流、零电压开关，同时为零矢量输出时的抽头电感提供回路，根据图7叙述其工作原理如下：首先电压矢量进入零矢量U₀₀₀状态，此时VT1、VT2、VT3关断，VT4、VT5、VT6导通，t₃时刻，绝缘栅双极晶体管S1关断，如果电感电流断续为零，则为零电流关断，若为连续则此时直流电源和抽头电感给电容C经过二极管D2充电实现零电压关断，然后进入直通状态，此时由于直通状态母线电压为零，且存在抽头电感电流不能瞬间变大，因此实现开关管准零电压、准零电流开通，t₄时刻开始输出正常矢量，S1开通实现有源嵌位，直流电源、抽头电感以及电容同时为负载供电，防止直通状态电感电流上升过大，将直通矢量分为两部分，另一部分S1执行原理相同，逆变器进入工作状态循环。

具体实施方式四：下面结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，空间矢量的调制方法获得升压因子B的过程为：

根据线性区间内的约束条件：

T_u+T_v+T_shoot≤T(15)

将式(15)代入式(14)中，获得：

$M\≤\frac{1-d_{shoot}}{sin(\mathrm{\θ}+\frac{\mathrm{\π}}{3})},0\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{\mathrm{\π}}{3}---\left(16\right)$

对于满足条件的任何θ，上式均成立，因此：

M≤1-d_shoot(17)

在连续升压模式下，升压因子B表示为：

$B=\frac{T_0(1+n)+T_1}{T_1}=\frac{1+{\mathrm{nd}}_{shoot}}{1-d_{shoot}}---\left(18\right)$

由式(17)和式(18)可得：

$M\≤\frac{1+n}{n+B}---\left(19\right)$

即： $B\≤\frac{1+n-nM}{M},M\≤1---\left(20\right)$

当调制因子M确定时，获得的最大升压因子为：

$B=\frac{1+n-nM}{M},M\≤1---\left(21\right).$

为了验证本发明所提出的单抽头电感Z源逆变器的正确性和可行性，对该发明进行仿真验证。仿真中主电路中直流电源参数设置为80V；输出滤波参数设置为：L＝1.5mH，C＝4.7uF；开关频率10kHz；调制因子M＝0.8；对于单抽头电感Z源网络中有源嵌位电路由1000uf的电容和1个带反并联二极管的IGBT串联组成；连续升压模式下抽头电感选择为L₁₁＝0.15mH，L₁₂＝0.6mH；断续升压模式下抽头电感选择为L₁₁＝0.13mH，L₁₂＝0.52mH；抽头电感出次级匝比n＝2；直通占空比d_shoot＝0.2；负载30Ω。连续升压模式下仿真波形如图8至图12，断续升压模式下仿真波形如图13至图16所示。

由仿真可知，采用空间矢量调制策略，引入单抽头电感Z源网络在相同电压增益的情况下减小了直通时间，提高了升压能力，减小了电压应力，同时新拓扑解决了不共地引起的电磁干扰问题，对提出两种电流模式进行仿真验证，验证了各自的优势，达到了设计的目的。

Claims (4)

1.单抽头电感Z源逆变器，它包括三相逆变器(1)和输出滤波器(2)，其特征在于，它还包括单抽头电感Z源网络(3)，直流电源输出端连接单抽头电感Z源网络(3)的输入端，单抽头电感Z源网络(3)的输出端连接三相逆变器(1)的输入端，三相逆变器(1)的输出端连接输出滤波器(2)的输入端，输出滤波器(2)的输出端输出电压为负载供电；

所述单抽头电感Z源网络(3)包括电容C、抽头电感L、二极管D1、二极管D2、二极管D3和绝缘栅双极型晶体管S1；

直流电源的正极输出端连接抽头电感L的正极端，抽头电感L的中心抽头连接二极管D1的阳极，抽头电感L的负极端连接二极管D3的阳极，二极管D1的阴极同时连接三相逆变器(1)的正极输入端、二极管D3的阴极、二极管D2的阳极和绝缘栅双极型晶体管的发射极，绝缘栅双极型晶体管的集电极同时连接二极管D2的阴极和电容C的一端，电容C的另一端同时连接直流电源的负极输出端和三相逆变器(1)的负极输入端。

2.根据权利要求1所述的单抽头电感Z源逆变器，其特征在于，该单抽头电感Z源逆变器的升压控制模式的调制方法为：

设置单抽头电感Z源逆变器包括两种状态：

状态一、直通状态：关断绝缘栅双极型晶体管S1，使三相逆变器(1)的上、下桥臂直通，此时单抽头电感Z源网络(3)与三相逆变器(1)断开连接；

状态二、非直通状态：使三相逆变器(1)处于正常工作状态，开通绝缘栅双极型晶体管S1，此时单抽头电感Z源网络(3)与三相逆变器(1)同时为负载提供能量；

设定在一个开关周期T中，状态一的持续时间为T₀，直通占空比为D，则由状态一的等效电路图获得：

U_L11＝U_d，U_i＝0(1)

其中：U_L11为抽头电感初级绕组两端电压，U_d是单抽头电感Z源网络(3)输入的直流电压，U_i为三相逆变器(1)的输入端电压；

设定在一个开关周期T中，状态二的持续时间为T₁，则由状态二的等效电路图获得：

U_L11+U_L12＝U_d-U_i，U_L12＝nU_L11(2)

其中：U_L12为抽头电感次级绕组两端电压，n为抽头电感初级与次级绕组的匝比；

根据式(2)能够得出：

$U_{L11}=\frac{U_d-U_i}{1+n}---\left(3\right)$

根据一个开关周期T中，稳态下抽头电感初级绕组两端平均电压为0，式(1)和(3)能够得出：

$T_0{U}_d+T_1\frac{U_d-U_i}{1+n}=0---\left(4\right)$

从而得出，三相逆变器(1)输入电压U_i和单抽头电感Z源网络(3)输入的直流电压U_d关系为：

$U_i=\frac{T_0(1+n)+T_1}{T_1}{U}_d---\left(5\right)$

则单抽头电感Z源逆变器的升压因子B表示为：

$B=\frac{T_0(1+n)+T_1}{T_1}---\left(6\right)$

进而得到单抽头电感Z源逆变器的电压传输比G_v为：

$G_v=\frac{U_{ph}}{U_d/\sqrt{3}}=M\·B---\left(7\right)$

其中：U_ph为三相逆变器(1)输出的相电压峰值，M为调制度；

根据状态一和状态二，升压因子与状态一和状态而的时间有关，因此，存在两种升压控制模式：

模式一：在状态二的情况下，抽头电感电流不存在断续情况，不存在U_L11＝0的情况，此升压模式为连续续升压模式；

模式二：在状态二的情况下，抽头电感电流存在断续情况，存在U_L11＝0的情况，此升压模式为断续升压模式；

两种升压模式的选择主要根据升压比、直通时间分配、负载电流的幅值与功率因数角来对电感值进行选取，关系如下：

在直通短路状态下有：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_d=U_{L11}=L_{11}\frac{{\mathrm{di}}_{d1}\left(t\right)}{dt}\\ i_{d1}\left(t\right)=\frac{U_d}{L_{11}}\mathrm{\Δ}t\\ I_{ds\max }=\frac{U_d}{L_{11}}{T}_0\end{array}\right.---\left(8\right)$

其中：L₁₁为抽头电感初级电感值，i_d1(t)为直通状态电感充电电流瞬时值，I_dsmax为直通状态电感最大电流；

在非直通状态下有：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{L11}=\frac{U_d-U_i}{1+n}=L_{11}\frac{{\mathrm{di}}_{d2}\left(t\right)}{dt}\\ i_{d2}\left(t\right)=\frac{U_d-U_i}{(1+n)L_{11}}\mathrm{\Δ}t\\ I_{dj\max }=\frac{U_d-U_i}{(1+n)L_{11}}{T}_1\end{array}\right.---\left(9\right)$

其中：i_d2(t)为非直通状态放电电感电流瞬时值，I_djmax为非直通状态电感最大电流；

假设充放电电流相等情况下，放电时间为T₁₁＝T-T₀，由式(8)和(9)可得：

$T_{11}=\frac{T_0(1+n)}{B-1}---\left(10\right)$

由式(10)可知，在一个载波周期内电流平均值I_av:

$I_{av}=I_{dsmax}\frac{T_0+T_{11}}{2T}=\frac{U_d{T}_0^2(n+B)}{2L_{11}T(B-1)}---\left(11\right)$

当额定输出功率、直通时间、直流电压确定的情况下，根据式(6)计算的升压因子代入公式(11)计算得出的电感值，认为该电感值为电流连续升压模式下的电感临界值，此时处于连续升压模式；

当额定输出功率、直通时间、直流电压U_d、升压因子B确定的情况下，且升压因子大于根据式(6)计算得出的升压因子时，根据上述公式计算得出的电感值使电感电流存在断续产生的升压为断续升压模式。

3.根据权利要求2所述的单抽头电感Z源逆变器，其特征在于，该单抽头电感Z源逆变器的空间矢量的调制方法为：

调制方法中有6个有效电压矢量、2个零电压矢量和3个直通矢量，其中6个有效电压矢量依次相差60°，方向固定，将空间划分为六个扇区，2个零电压矢量固定在空间向量图的原点处，3个直通矢量为三相逆变器(1)三对桥臂分别直通产生，参考矢量通过相邻两个有效电压矢量U_u、U_v和相应的零电压矢量U₀₀合成，通过直通矢量U_shoot实现升压，其中两个有效电压矢量的占空比分别是d_u和d_v，零矢量的占空比是d₀，直通矢量占空比为d_shoot；

单抽头电感Z源逆变器进行如下设置：

由状态一和状态二可知，在矢量调制过程中引入开关S1，在输出直通矢量之前关断S1，在直通矢量之后开通S1，通过零电压开通S1开关，实现三相逆变器(1)的输入电压的有源嵌位，并使三相逆变器(1)直通状态的开关器件为准零电压、零电流开通；

输出参考矢量U_ref、有效电压矢量U_u、U_v、零电压矢量U₀和直通矢量U_shoot关系表示为：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{ref}=\frac{T_u}{T}{U}_u+\frac{T_v}{T}{U}_v+\frac{T_{00}}{T}{U}_{00}+\frac{T_{shoot}}{T}{U}_{shoot}\\ T_u+T_v+T_{00}+T_{shoot}=T\end{array}\right.---\left(12\right)$

其中：T_u为所在扇区的起始矢量输出时间，T_v为所在扇区的终止矢量输出时间，T_shoot为直通矢量输出时间；T₀₀为零电压矢量输出时间；

由于零电压矢量U₀₀和直通矢量U_shoot输出电压均为零，故参考矢量表示为：

U_ref＝d_uU_u+d_vU_v(13)

其中：d_u、d_v表示为：

$\left\{\begin{array}{c}{d}_u=\frac{T_u}{T}=MT\sin \left(\frac{\mathrm{\π}}{3}-{\mathrm{\θ}}_i\right)\\ d_v=\frac{T_v}{T}=MT{\mathrm{sin\θ}}_i\end{array}\right.,0\≤{\mathrm{\θ}}_i\≤\frac{\mathrm{\π}}{3}---\left(14\right)$

其中：θ_i表示在相应扇区的初始角；

根据直流电压U_d、额定输出功率、调制度M、直通时间、升压因子B确定所选择的升压模式，在该升压模式下根据三相逆变器(1)输出的电压频率与载波频率确定每一次输出矢量的间隔角度，通过对输出角度进行记忆，通过该记忆角度进行扇区判断和初始角计算，根据得到的直通时间、调制度和初始角计算，得出相应扇区下合成参考电压矢量的各个矢量的输出时间，实现矢量调制。

4.根据权利要求3所述的单抽头电感Z源逆变器，其特征在于，空间矢量的调制方法获得升压因子B的过程为：

根据线性区间内的约束条件：

T_u+T_v+T_shoot≤T(15)

将式(15)代入式(14)中，获得：

$M\≤\frac{1-d_{shoot}}{sin(\mathrm{\θ}+\frac{\mathrm{\π}}{3})},0\≤\mathrm{\θ}\≤\frac{\mathrm{\π}}{3}---\left(16\right)$

对于满足条件的任何θ，上式均成立，因此：

M≤1-d_shoot(17)

在连续升压模式下，升压因子B表示为：

$B=\frac{T_0(1+n)+T_1}{T_1}=\frac{1+{\mathrm{nd}}_{shoot}}{1-d_{shoot}}---\left(18\right)$

由式(17)和式(18)可得：

$M\≤\frac{1+n}{n+B}---\left(19\right)$

即： $B\≤\frac{1+n-nM}{M},M\≤1---\left(20\right)$

当调制因子M确定时，获得的最大升压因子为：

$B=\frac{1+n-nM}{M},M\≤1---\left(21\right).$