CN203813687U - 提高z源三电平中点钳位式逆变器输出电压的装置 - Google Patents

Abstract

一种提高Z源三电平中点钳位式逆变器输出电压的装置，包括第一直流电源和第二直流电源，第一直流电源的正极同第一二极管的正极相电连接，所述的第一二极管的负极和第一直流电源的负极同带有第一开关电感和第二开关电感的第一Z源网络相电连接，第二直流电源的正极同第二二极管的正极相电连接，所述的第二二极管的负极和第二直流电源的负极同带有第三开关电感和第四开关电感的第二Z源网络相电连接，第一Z源网络和第二Z源网络均同三电平NPC逆变电路相电连接，三电平NPC逆变电路同三相电的A相、B相和C相相电连接。这样的结构避免了现有技术中现在还没有可靠有效的提高Z源三电平逆变器的输出电压的方法的缺陷。

Description

提高Z源三电平中点钳位式逆变器输出电压的装置

技术领域

本实用新型属于点钳位式逆变器技术领域，具体涉及一种提高Z源三电平中点钳位式逆变器的输出电压的的装置。

背景技术

多电平逆变器具有耐压水平高、转换功率大、开关损耗小、输出谐波含量低的优点，但多电平逆变器通常为降压型逆变器，为提高系统输出的电压需要增加前级回路，造成系统损耗增加控制难度增大。Z源中点钳位逆变器将特性应用到三电平逆变器中，能有效提高三电平逆变器的输出电压。理论上Z源网络的范围能达到无穷大，但由于直通占空比D与调制度M存在相互制约的关系，当系统要求很高时会造成调制度M过小，影响系统的稳定性。但是现在还没有可靠有效的提高Z源三电平逆变器的输出电压的方法。

发明内容

本实用新型的目的提供一种提高Z源三电平中点钳位式逆变器输出电压的装置，包括第一直流电源和第二直流电源，第一直流电源的正极同第一二极管的正极相电连接，所述的第一二极管的负极和第一直流电源的负极同带有第一开关电感和第二开关电感的第一Z源网络相电连接，第二直流电源的正极同第二二极管的正极相电连接，所述的第二二极管的负极和第二直流电源的负极同带有第三开关电感和第四开关电感的第二Z源网络相电连接，第一Z源网络和第二Z源网络均同三电平NPC逆变电路相电连接，三电平NPC逆变电路同三相电的A相、B相和C相相电连接。这样的结构避免了现有技术中现在还没有可靠有效的提高Z源三电平逆变器的输出电压的方法的缺陷。

为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供了一种提高Z源三电平中点钳位式逆变器的输出电压的方法的解决方案，具体如下：

一种提高Z源三电平中点钳位式逆变器的输出电压的装置，包括第一直流电源U_dc1和第二直流电源U_dc2，第一直流电源U_dc1的正极同第一二极管D_in的正极相电连接，所述的第一二极管D_in的负极和第一直流电源U_dc1的负极同带有第一开关电感和第二开关电感的第一Z源网络相电连接，第二直流电源U_dc2的正极同第二二极管D、_in的正极相电连接，所述的第二二极管D、_in的负极和第二直流电源U_dc2的负极同带有第三开关电感和第四开关电感的第二Z源网络相电连接，第一Z源网络和第二Z源网络均同三电平NPC逆变电路相电连接，三电平NPC逆变电路同A相负载、B相负载和C相负载相电连接。

所述的第一Z源网络包括第一电容C₁和第二电容C₂，所述的第一电容C₁的一极同第一电感L₁的一极、第一二极管D_in的负极以及第三二极管D₁的正极相电连接，第一电感L₁的另一极同第四二极管D₂的正极以及第五二极管D₃的正极相电连接，第四二极管D₂的负极同第三二极管D₁的负极以及第二电感L₂的一极相电连接，所述的第五二极管D₃的负极同第二电容C₂的一极以及第二电感L₂的另一极相电连接，第一电感L₁、第二电感L₂、第三二极管D₁、第四二极管D₂以及第五二极管D₃构成了第一开关电感；所述的第一电容C₁的另一极同第三电感L₃的一极以及第六二极管D₄的正极相电连接，所述的第六二极管D₄的负极同第七二极管D₅的负极以及第四电感L₄的一极相电连接，所述的第七二极管D₅的正极同第八二极管D₆的正极以及第三电感L₃的另一极相电连接，所述的第八二极管D₆的负极同第二电容C₂的另一极、第一直流电源U_dc1的负极以及第四电感L₄的另一极相电连接，第三电感L₃、第四电感L₄、第六二极管D₄、第七二极管D₅以及第八二极管D₆构成了第二开关电感。

所述的第二Z源网络包括第三电容C’₁和第四电容C’₂，所述的第三电容

C’₁的一极同第五电感L’₁的一极、第二二极管D’_in的负极以及第九二极管D’₁的正极相电连接，第五电感L’₁的另一极同第十二极管D’₂的正极以及第十一二极管D’₃的正极相电连接，第十二极管D’₂的负极同第九二极管D’₁的负极以及第六电感L’₂的一极相电连接，所述的第十一二极管D’₃的负极同第四电容C’₂的一极以及第六电感L’₂的另一极相电连接，第五电感L’₁、第六电感L’₂、第九二极管D’₁、第十二极管D’₂以及第十一二极管D’₃构成了第三开关电感；所述的第三电容C’₁的另一极同第七电感L’₃的一极以及第十二二极管D’₄的正极相电连接，所述的第十二二极管D’₄的负极同第十三二极管D’₅的负极以及第八电感L’₄的一极相电连接，所述的第十三二极管D’₅的正极同第十四二极管

D’₆的正极以及第七电感L’₃的另一极相电连接，所述的第十四二极管D’₆的负极同第四电容C’₂的另一极、第二直流电源U_dc2的负极以及第八电感L’₄的另一极相电连接，第七电感L’₃、第八电感L’₄、第十二二极管D’₄、第十三二极管D’₅以及第十四二极管D’₆构成了第四开关电感。

所述的三电平NPC逆变电路包括相互并联的第一三电平NPC逆变分电路、第二三电平NPC逆变分电路以及第三三电平NPC逆变分电路，其中第一三电平NPC逆变分电路包括第一开关管T_A1，第一开关管T_A1的集电极同第十七二极管17的负极相电连接，第一开关管T_A1的发射极同第十五二极管15的负极、第十八二极管18的负极、第二开关管T_A2的集电极以及第十七二极管17的正极相电连接，第二开关管T_A2的发射极同第十八二极管18的正极、第三开关管T_A3的集电极、第十九二极管19的负极以及A相负载相电连接，第三开关管T_A3的发射极同第十九二极管19的正极、第四开关管T_A4的集电极、第二十二极管20的负极以及第十六二极管16的正极相电连接，第四开关管T_A4的发射极同第二十二极管20的正极相电连接；第二三电平NPC逆变分电路包括第五开关管T_B1，第五开关管T_B1的集电极同第二十三二极管23的负极相电连接，第五开关管T_B1的发射极同第二十一二极管21的负极、第二十四二极管24的负极、第六开关管T_B2的集电极以及第二十三二极管23的正极相电连接，第六开关管T_B2的发射极同第二十四二极管24的正极、第七开关管T_B3的集电极、第二十五二极管19的负极以及B相负载相电连接，第七开关管T_B3的发射极同第二十五二极管25的正极、第八开关管T_B4的集电极、第二十六二极管26的负极以及第二十二二极管22的正极相电连接，第八开关管T_B4的发射极同第二十六二极管26的正极相电连接；第三三电平NPC逆变分电路包括第九开关管T_C1，第九开关管T_C1的集电极同第二十九二极管29的负极相电连接，第九开关管T_C1的发射极同第二十七二极管27的负极、第三十二极管30的负极、第十开关管T_C2的集电极以及第二十九二极管29的正极相电连接，第十开关管T_C2的发射极同第三十二极管30的正极、第十一开关管T_C3的集电极、第三十一二极管31的负极以及C相负载相电连接，第十一开关管T_C3的发射极同第三十一二极管31的正极、第十二开关管T_C4的集电极、第三十二二极管32的负极以及第二十八二极管28的正极相电连接，第十二开关管T_C4的发射极同第三十二二极管32的正极相电连接；所述的第一开关管T_A1的集电极、第五开关管T_B1的集电极以及第九开关管T_C1的集电极同所述的第二电容C₂的一极相电连接；所述的第四开关管T_A4的集电极、第八开关管T_B4的集电极以及第十二开关管T_C4的集电极同所述的第三电容C’₁的一极相电连接；所述的第十一二极管D’₃的负极和第六二极管D₄的正极同第十五二极管15的正极、第十六二极管16的负极、第二十一二极管21的正极、第二十二二极管22的负极、第二十七二极管27的正极以及第二十八二极管28的负极相电连接。

所述的第一电感L₁的电感值、第二电感L₂的电感值、第三电感L₃的电感值、第四电感L₄的电感值、第五电感L’₁的电感值、第六电感L’₂的电感值、第七电感L’₃的电感值以及第八电感L’₄的电感值均为L，L为大于零的实数，所述的第一电容C₁的电容值、第二电容C₂的电容值、第三电容C’₁的电容值和第四电容C’₂的电容值均为C，C为大于零的实数，所述的第一直流电源U_dc1的电压值和第二直流电源U_dc2的电压值均为U_dc，U_dc为实数，这样就能满足如下的公式组(1)的条件：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{L1}=U_{L2}=U_{L3}=U_{L4}=U_L\\ U_{L1}^{\′}=U_{L2}^{\′}=U_{L3}^{\′}=U_{L4}^{\′}=U_L^{\′}\\ U_{C1}=U_{C2}=U_C\\ U_{C1}^{\′}=U_{C2}^{\′}=U_C^{\′}\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中U_L1为第一电感L₁的电感电压值，U_L2为第二电感L₂的电感电压值，U_L3为第三电感L₃的电感电压值，U_L4为第四电感L₄的电感电压值，U'_L1为第五电感L’₁的电感电压值，U'_L2为第六电感L’₂的电感电压值，U'_L3为第七电感L’₃的电感电压值，U'_L4为第八电感L’₄的电感电压值，U_C1为第一电容C₁的电容电压值，U_Ｃ2为第二电容C₂的电容电压值，U'_Ｃ1为第三电容C’₁的电容电压值，U'_Ｃ2为第四电容C’₂的电容电压值，U_L1、U_L2、U_L3以及U_L4相等且均为U_L，U'_L1、U'_L2、U'_L3以及U'_L4相等且均为U'_L，U_C1和U_Ｃ2相等且均为U_Ｃ，U'_Ｃ1和U'_Ｃ2相等且均为U'_C，U_L、U'_L、U_Ｃ以及U'_C均为实数值。

应用本实用新型上述方案，有效提高了Z源三电平中点钳位式逆变器输出电压。

附图说明

图l为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型内容作进一步说明：

参照图1所示，提高Z源三电平中点钳位式逆变器的输出电压的装置，包括第一直流电源U_dc1和第二直流电源U_dc2，第一直流电源U_dc1的正极同第一二极管D_in的正极相电连接，所述的第一二极管D_in的负极和第一直流电源U_dc1的负极同带有第一开关电感和第二开关电感的第一Z源网络相电连接，第二直流电源U_dc2的正极同第二二极管D、_in的正极相电连接，所述的第二二极管D、_in的负极和第二直流电源U_dc2的负极同带有第三开关电感和第四开关电感的第二Z源网络相电连接，第一Z源网络和第二Z源网络均同三电平NPC逆变电路相电连接，三电平NPC逆变电路同A相负载、B相负载和C相负载相电连接。所述的第一Z源网络包括第一电容C₁和第二电容C₂，所述的第一电容C₁的一极同第一电感L₁的一极、第一二极管D_in的负极以及第三二极管D₁的正极相电连接，第一电感L₁的另一极同第四二极管D₂的正极以及第五二极管D₃的正极相电连接，第四二极管D₂的负极同第三二极管D₁的负极以及第二电感L₂的一极相电连接，所述的第五二极管D₃的负极同第二电容C₂的一极以及第二电感L₂的另一极相电连接，第一电感L₁、第二电感L₂、第三二极管D₁、第四二极管D₂以及第五二极管D₃构成了第一开关电感；所述的第一电容C₁的另一极同第三电感L₃的一极以及第六二极管D₄的正极相电连接，所述的第六二极管D₄的负极同第七二极管D₅的负极以及第四电感L₄的一极相电连接，所述的第七二极管D₅的正极同第八二极管D₆的正极以及第三电感L₃的另一极相电连接，所述的第八二极管D₆的负极同第二电容C₂的另一极、第一直流电源U_dc1的负极以及第四电感L₄的另一极相电连接，第三电感L₃、第四电感L₄、第六二极管D₄、第七二极管D₅以及第八二极管D₆构成了第二开关电感。所述的第二Z源网络包括第三电容C’₁和第四电容C’₂，所述的第三电容C’₁的一极同第五电感L’₁的一极、第二二极管D’_in的负极以及第九二极管D’₁的正极相电连接，第五电感L’₁的另一极同第十二极管D’₂的正极以及第十一二极管D’₃的正极相电连接，第十二极管D’₂的负极同第九二极管D’₁的负极以及第六电感L’₂的一极相电连接，所述的第十一二极管D’₃的负极同第四电容C’₂的一极以及第六电感L’₂的另一极相电连接，第五电感L’₁、第六电感L’₂、第九二极管D’₁、第十二极管D’₂以及第十一二极管D’₃构成了第三开关电感；所述的第三电容C’₁的另一极同第七电感L’₃的一极以及第十二二极管D’₄的正极相电连接，所述的第十二二极管D’₄的负极同第十三二极管D’₅的负极以及第八电感L’₄的一极相电连接，所述的第十三二极管D’₅的正极同第十四二极管D’₆的正极以及第七电感L’₃的另一极相电连接，所述的第十四二极管D’₆的负极同第四电容C’₂的另一极、第二直流电源U_dc2的负极以及第八电感L’₄的另一极相电连接，第七电感L’₃、第八电感L’₄、第十二二极管D’₄、第十三二极管D’₅以及第十四二极管D’₆构成了第四开关电感。所述的三电平NPC逆变电路包括相互并联的第一三电平NPC逆变分电路、第二三电平NPC逆变分电路以及第三三电平NPC逆变分电路，其中第一三电平NPC逆变分电路包括第一开关管T_A1，第一开关管T_A1的集电极同第十七二极管17的负极相电连接，第一开关管T_A1的发射极同第十五二极管15的负极、第十八二极管18的负极、第二开关管T_A2的集电极以及第十七二极管17的正极相电连接，第二开关管T_A2的发射极同第十八二极管18的正极、第三开关管T_A3的集电极、第十九二极管19的负极以及A相负载相电连接，第三开关管T_A3的发射极同第十九二极管19的正极、第四开关管T_A4的集电极、第二十二极管20的负极以及第十六二极管16的正极相电连接，第四开关管T_A4的发射极同第二十二极管20的正极相电连接；第二三电平NPC逆变分电路包括第五开关管T_B1，第五开关管T_B1的集电极同第二十三二极管23的负极相电连接，第五开关管T_B1的发射极同第二十一二极管21的负极、第二十四二极管24的负极、第六开关管T_B2的集电极以及第二十三二极管23的正极相电连接，第六开关管T_B2的发射极同第二十四二极管24的正极、第七开关管T_B3的集电极、第二十五二极管19的负极以及B相负载相电连接，第七开关管T_B3的发射极同第二十五二极管25的正极、第八开关管T_B4的集电极、第二十六二极管26的负极以及第二十二二极管22的正极相电连接，第八开关管T_B4的发射极同第二十六二极管26的正极相电连接；第三三电平NPC逆变分电路包括第九开关管T_C1，第九开关管T_C1的集电极同第二十九二极管29的负极相电连接，第九开关管T_C1的发射极同第二十七二极管27的负极、第三十二极管30的负极、第十开关管T_C2的集电极以及第二十九二极管29的正极相电连接，第十开关管T_C2的发射极同第三十二极管30的正极、第十一开关管T_C3的集电极、第三十一二极管31的负极以及C相负载相电连接，第十一开关管T_C3的发射极同第三十一二极管31的正极、第十二开关管T_C4的集电极、第三十二二极管32的负极以及第二十八二极管28的正极相电连接，第十二开关管T_C4的发射极同第三十二二极管32的正极相电连接；所述的第一开关管T_A1的集电极、第五开关管T_B1的集电极以及第九开关管T_C1的集电极同所述的第二电容C₂的一极相电连接；所述的第四开关管T_A4的集电极、第八开关管T_B4的集电极以及第十二开关管T_C4的集电极同所述的第三电容C’₁的一极相电连接；所述的第十一二极管D’₃的负极和第六二极管D₄的正极同第十五二极管15的正极、第十六二极管16的负极、第二十一二极管21的正极、第二十二二极管22的负极、第二十七二极管27的正极以及第二十八二极管28的负极相电连接。所述的第一电感L₁的电感值、第二电感L₂的电感值、第三电感L₃的电感值、第四电感L₄的电感值、第五电感L’₁的电感值、第六电感L’₂的电感值、第七电感L’₃的电感值以及第八电感L’₄的电感值均为L，L为大于零的实数，所述的第一电容C₁的电容值、第二电容C₂的电容值、第三电容C’₁的电容值和第四电容C’₂的电容值均为C，C为大于零的实数，所述的第一直流电源U_dc1的电压值和第二直流电源U_dc2的电压值均为U_dc，U_dc为实数，这样就能满足如下的公式组(1)的条件：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{L1}=U_{L2}=U_{L3}=U_{L4}=U_L\\ U_{L1}^{\′}=U_{L2}^{\′}=U_{L3}^{\′}=U_{L4}^{\′}=U_L^{\′}\\ U_{C1}=U_{C2}=U_C\\ U_{C1}^{\′}=U_{C2}^{\′}=U_C^{\′}\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中U_L1为第一电感L₁的电感电压值，U_L2为第二电感L₂的电感电压值，U_L3为第三电感L₃的电感电压值，U_L4为第四电感L₄的电感电压值，U'_L1为第五电感L’₁的电感电压值，U'_L2为第六电感L’₂的电感电压值，U'_L3为第七电感L’₃的电感电压值，U'_L4为第八电感L’₄的电感电压值，U_C1为第一电容C₁的电容电压值，U_Ｃ2为第二电容C₂的电容电压值，U'_Ｃ1为第三电容C’₁的电容电压值，U'_Ｃ2为第四电容C’₂的电容电压值，U_L1、U_L2、U_L3以及U_L4相等且均为U_L，U'_L1、U'_L2、U'_L3以及U'_L4相等且均为U'_L，U_C1和U_Ｃ2相等且均为U_Ｃ，U'_Ｃ1和U'_Ｃ2相等且均为U'_C，U_L、U'_L、U_Ｃ以及U'_C均为实数值。

所述的提高Z源三电平中点钳位式逆变器的输出电压的装置工作原理为当在第一二极管D_in和第二二极管D、_in分别导通第一直流电源U_dc1和第二直流电源U_dc2的条件下，在一个开关周期内，在第一开关管T_A1和第二开关管T_A2为导通状态而第三开关管T_A3和第四开关管T_A4为关断状态下，针对A相负载的输出电压就处于非直通+1状态；在第二开关管T_A2和第三开关管T_A3为导通状态而第一开关管T_A1和第四开关管T_A4为关断状态下，针对A相负载的输出电压就处于非直通0状态；在第一开关管T_A1和第二开关管T_A2为关断状态而第三开关管T_A3和第四开关管T_A4为导通状态下，针对A相负载的输出电压就处于非直通-1状态；

当在第一二极管D_in和第二二极管D、_in分别导通第一直流电源U_dc1和第二直流电源U_dc2的条件下，在一个开关周期内，在第五开关管T_B1和第六开关管T_B2为导通状态而第七开关管T_B3和第八开关管T_B4为关断状态下，针对B相负载的输出电压就处于非直通+1状态；在第六开关管T_B2和第七开关管T_B3为导通状态而第五开关管T_B1和第八开关管T_B4为关断状态下，针对B相负载的输出电压就处于非直通0状态；在第五开关管T_B1和第六开关管T_B2为关断状态而第七开关管T_B3和第八开关管T_B4为导通状态下，针对B相负载的输出电压就处于非直通-1状态；

当在第一二极管D_in和第二二极管D、_in分别导通第一直流电源U_dc1和第二直流电源U_dc2的条件下，在一个开关周期内，在第九开关管T_C1和第十开关管T_C2为导通状态而第十一开关管T_C3和第十二开关管T_C4为关断状态下，针对C相负载的输出电压就处于非直通+1状态；在第十开关管T_C2和第十一开关管T_C3为导通状态而第九开关管T_C1和第十二开关管T_C4为关断状态下，针对C相负载的输出电压就处于非直通0状态；在第九开关管T_C1和第十开关管T_C2为关断状态而第十一开关管T_C3和第十二开关管T_C4为导通状态下，针对C相负载的输出电压就处于非直通-1状态；

这样当在第一二极管D_in和第二二极管D、_in分别导通第一直流电源U_dc1和第二直流电源U_dc2的条件下，在一个开关周期内，也就满足了如公式(2)组内的条件：

$\left\{\begin{array}{c}{2U}_L=U_{\mathrm{dc}}-U_C\\ U_i/2=U_C-{2U}_L\\ U_{+N}=U_i/2,U_N=0,U_{-N}=-U_i/2\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中U_L表示相等的U_L1、U_L2、U_L3以及U_L4的值，U_Ｃ表示相等的U_C1和U_Ｃ2的值，U_L以及U_Ｃ均为实数值，U_L1为第一电感L₁的电感电压值，U_L2为第二电感L₂的电感电压值，U_L3为第三电感L₃的电感电压值，U_L4为第四电感L₄的电感电压值，U_C1为第一电容C₁的电容电压值，U_Ｃ2为第二电容C₂的电容电压值，U_i为所述的提高Z源三电平中点钳位式逆变器的输出电压的装置中的Z源三电平中点钳位式逆变器的直流链峰值电压值，U_+N为当在第一二极管D_in和第二二极管D、_in分别导通第一直流电源U_dc1和第二直流电源U_dc2的条件下处于非直通+1状态的针对A相负载的输出电压值、处于非直通+1状态的针对B相负载的输出电压值或者处于非直通+1状态的针对C相负载的输出电压值，U_N为当在第一二极管D_in和第二二极管D、_in分别导通第一直流电源U_dc1和第二直流电源U_dc2的条件下处于非直通0状态的针对A相负载的输出电压值、处于非直通0状态的针对B相负载的输出电压值或者处于非直通0状态的针对C相负载的输出电压值，U_-N为当在第一二极管D_in和第二二极管D、_in分别导通第一直流电源U_dc1和第二直流电源U_dc2的条件下处于非直通-1状态的针对A相负载的输出电压值、处于非直通-1状态的针对B相负载的输出电压值或者处于非直通-1状态的针对C相负载的输出电压值；

当在第一二极管D_in关断并且第二二极管D、_in导通第二直流电源U_dc2的条件下，在一个开关周期内，第一开关管T_A1、第二开关管T_A2和第三开关管T_A3为导通状态而第四开关管T_A4为关断状态下，针对A相负载的输出电压就处于上直通状态；

当在第一二极管D_in关断并且第二二极管D、_in导通第二直流电源U_dc2的条件下，在一个开关周期内，第五开关管T_B1、第六开关管T_B2和第七开关管T_B3为导通状态而第八开关管T_B4为关断状态下，针对B相负载的输出电压就处于上直通状态；

当在第一二极管D_in关断并且第二二极管D、_in导通第二直流电源U_dc2的条件下，在一个开关周期内，第九开关管T_C1、第十开关管T_C2和第十一开关管T_C3为导通状态而第十二开关管T_C4为关断状态下，针对C相负载的输出电压就处于上直通状态；

这样当在第一二极管D_in关断并且第二二极管D、_in导通第二直流电源U_dc2的条件下，在一个开关周期内，也就满足了如公式(3)组内的条件：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{C1}=U_{C2}=U_C\\ U_{L1}=U_{L2}=U_{L3}=U_{L4}=U_L\\ U_C=U_L\\ U_i=U_C-{2U}_L\\ U_u=-U_i\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中U_L表示相等的U_L1、U_L2、U_L3以及U_L4的值，U_Ｃ表示相等的U_C1和U_Ｃ2的值，U_L以及U_Ｃ均为实数值，U_L1为第一电感L₁的电感电压值，U_L2为第二电感L₂的电感电压值，U_L3为第三电感L₃的电感电压值，U_L4为第四电感L₄的电感电压值，U_C1为第一电容C₁的电容电压值，U_Ｃ2为第二电容C₂的电容电压值，U_i为所述的提高Z源三电平中点钳位式逆变器的输出电压的装置中的Z源三电平中点钳位式逆变器的直流链峰值电压值，U_u为当在第一二极管D_in关断并且第二二极管D、_in导通第二直流电源U_dc2的条件下处于上直通状态的针对A相负载的输出电压值、处于上直通状态的针对B相负载的输出电压值或者处于上直通状态的针对C相负载的输出电压值；

当在第二二极管D、_in关断并且第一二极管D_in导通第一直流电源U_dc2的条件下，在一个开关周期内，第一开关管T_A1为关断状态而第二开关管T_A2、第三开关管T_A3和第四开关管T_A4为导通状态下，针对A相负载的输出电压就处于下直通状态；

当在第二二极管D、_in关断并且第一二极管D_in导通第一直流电源U_dc2的条件下，在一个开关周期内，第五开关管T_B1为关断状态而第六开关管T_B2、第七开关管T_B3和第八开关管T_B4为导通状态下，针对B相负载的输出电压就处于下直通状态；

当在第二二极管D、_in关断并且第一二极管D_in导通第一直流电源U_dc2的条件下，在一个开关周期内，第九开关管T_C1为关断状态而第十开关管T_C2、第十一开关管T_C3和第十二开关管T_C4为导通状态下，针对C相负载的输出电压就处于下直通状态；

这样第二二极管D、_in关断并且第一二极管D_in导通第二直流电源U_dc2的条件下，在一个开关周期内，也就满足了如公式(4)组内的条件：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{C1}^{\′}=U_{C2}^{\′}=U_C^{\′}\\ U_{L1}^{\′}=U_{L2}^{\′}=U_{L3}^{\′}=U_{L4}^{\′}=U_L^{\′}\\ U_C=U_L\\ U_i=U_C={2U}_L\\ U_d=U_i\end{array}\right.---\left(4\right)$

其中U'_L1为第五电感L’₁的电感电压值，U'_L2为第六电感L’₂的电感电压值，U'_L3为第七电感L’₃的电感电压值，U'_L4为第八电感L’₄的电感电压值，U'_Ｃ1为第三电容C’₁的电容电压值，U'_Ｃ2为第四电容C’₂的电容电压值，U'_L1、U'_L2、U'_L3以及U'_L4相等且均为U'_L，U'_Ｃ1和U'_Ｃ2相等且均为U'_C，U_L、U'_L、U_Ｃ以及U'_C均为实数值,U_i为所述的提高Z源三电平中点钳位式逆变器的输出电压的装置中的Z源三电平中点钳位式逆变器的直流链峰值电压值，U_d为当在第二二极管D、_in关断并且第一二极管D_in导通第二直流电源U_dc2的条件下处于下直通状态的针对A相负载的输出电压值、处于下直通状态的针对B相负载的输出电压值或者处于下直通状态的针对C相负载的输出电压值；

另外在一个开关周期内，根据电感伏秒平衡关系还满足公式(5)：

$U_{C}D+\frac{1}{2}(U_{\mathrm{dc}}-U_C)(1-D)=0---\left(5\right)$

由公式(5)可以推出公式(6)

$U_C=\frac{1-D}{1-3D}{U}_{\mathrm{dc}}---\left(6\right)$

其中D为直通占空比；

根据公式(2)、公式(3)、公式(4)、公式(5)和公式(6)，最后在非直通-1状态、非直通0状态以及非直通+1状态下的U_i值为在上直通状态或者下直通状态下的U_i值为这样就实现了提高Z源三电平中点钳位式逆变器的输出电压的装置的提高输出电压。

这样在同等的直通占空比下，本实用新型的装置和方法比现有技术的输出电压要提高35％以上。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种提高Z源三电平中点钳位式逆变器的输出电压的装置，其特征在于包括第一直流电源和第二直流电源，第一直流电源的正极同第一二极管的正极相电连接，所述的第一二极管的负极和第一直流电源的负极同带有第一开关电感和第二开关电感的第一Z源网络相电连接，第二直流电源的正极同第二二极管的正极相电连接，所述的第二二极管的负极和第二直流电源的负极同带有第三开关电感和第四开关电感的第二Z源网络相电连接，第一Z源网络和第二Z源网络均同三电平NPC逆变电路相电连接，三电平NPC逆变电路同A相负载、B相负载和C相负载相电连接。 

2.根据权利要求1所述的提高Z源三电平中点钳位式逆变器的输出电压的装置，其特征在于所述的第一Z源网络包括第一电容和第二电容，所述的第一电容的一极同第一电感的一极、第一二极管的负极以及第三二极管的正极相电连接，第一电感的另一极同第四二极管的正极以及第五二极管的正极相电连接，第四二极管的负极同第三二极管的负极以及第二电感的一极相电连接，所述的第五二极管的负极同第二电容的一极以及第二电感的另一极相电连接，第一电感、第二电感、第三二极管、第四二极管以及第五二极管构成了第一开关电感；所述的第一电容的另一极同第三电感的一极以及第六二极管的正极相电连接，所述的第六二极管的负极同第七二极管的负极以及第四电感的一极相电连接，所述的第七二极管的正极同第八二极管的正极以及第三电感的另一极相电连接，所述的第八二极管的负极同第二电容 的另一极、第一直流电源的负极以及第四电感的另一极相电连接，第三电感、第四电感、第六二极管、第七二极管以及第八二极管构成了第二开关电感。 

3.根据权利要求2所述的提高Z源三电平中点钳位式逆变器的输出电压的装置，其特征在于所述的第二Z源网络包括第三电容和第四电容，所述的第三电容的一极同第五电感的一极、第二二极管的负极以及第九二极管的正极相电连接，第五电感的另一极同第十二极管的正极以及第十一二极管的正极相电连接，第十二极管的负极同第九二极管的负极以及第六电感的一极相电连接，所述的第十一二极管的负极同第四电容的一极以及第六电感的另一极相电连接，第五电感、第六电感、第九二极管、第十二极管以及第十一二极管构成了第三开关电感；所述的第三电容的另一极同第七电感的一极以及第十二二极管的正极相电连接，所述的第十二二极管的负极同第十三二极管的负极以及第八电感的一极相电连接，所述的第十三二极管的正极同第十四二极管的正极以及第七电感的另一极相电连接，所述的第十四二极管的负极同第四电容的另一极、第二直流电源的负极以及第八电感的另一极相电连接，第七电感、第八电感、第十二二极管、第十三二极管以及第十四二极管构成了第四开关电感。 

4.根据权利要求3所述的提高Z源三电平中点钳位式逆变器的输出电压的装置，其特征在于所述的三电平NPC逆变电路包括相互并联的第一三电平NPC逆变分电路、第二三电平NPC逆变分电路以及第三三电平NPC逆变分电路，其中第一三电平NPC逆变分电路包 括第一开关管，第一开关管的集电极同第十七二极管的负极相电连接，第一开关管的发射极同第十五二极管的负极、第十八二极管的负极、第二开关管的集电极以及第十七二极管的正极相电连接，第二开关管的发射极同第十八二极管的正极、第三开关管的集电极、第十九二极管的负极以及A相负载相电连接，第三开关管的发射极同第十九二极管的正极、第四开关管的集电极、第二十二极管的负极以及第十六二极管的正极相电连接，第四开关管T_A4的发射极同第二十二极管的正极相电连接；第二三电平NPC逆变分电路包括第五开关管，第五开关管的集电极同第二十三二极管的负极相电连接，第五开关管的发射极同第二十一二极管的负极、第二十四二极管的负极、第六开关管的集电极以及第二十三二极管的正极相电连接，第六开关管的发射极同第二十四二极管的正极、第七开关管的集电极、第二十五二极管的负极以及B相负载相电连接，第七开关管的发射极同第二十五二极管的正极、第八开关管的集电极、第二十六二极管的负极以及第二十二二极管的正极相电连接，第八开关管的发射极同第二十六二极管的正极相电连接；第三三电平NPC逆变分电路包括第九开关管，第九开关管的集电极同第二十九二极管的负极相电连接，第九开关管的发射极同第二十七二极管的负极、第三十二极管的负极、第十开关管的集电极以及第二十九二极管的正极相电连接，第十开关管的发射极同第三十二极管的正极、第十一开关管的集电极、第三十一二极管的负极以及C相负载相电连接，第十一开关管的发射极同第三十一二极管的正极、第十二开关管的集电极、第三十二二极管的负极以及第二 十八二极管的正极相电连接，第十二开关管的发射极同第三十二二极管的正极相电连接；所述的第一开关管的集电极、第五开关管的集电极以及第九开关管的集电极同所述的第二电容的一极相电连接；所述的第四开关管的集电极、第八开关管的集电极以及第十二开关管的集电极同所述的第三电容的一极相电连接；所述的第十一二极管的负极和第六二极管的正极同第十五二极管的正极、第十六二极管的负极、第二十一二极管的正极、第二十二二极管的负极、第二十七二极管的正极以及第二十八二极管的负极相电连接。 

5.根据权利要求4所述的提高Z源三电平中点钳位式逆变器的输出电压的装置，其特征在于所述的第一电感L₁的电感值、第二电感L₂的电感值、第三电感的电感值、第四电感的电感值、第五电感的电感值、第六电感的电感值、第七电感的电感值以及第八电感的电感值均为L，L为大于零的实数，所述的第一电容C₁的电容值、第二电容C₂的电容值、第三电容C’₁的电容值和第四电容C’₂的电容值均为C，C为大于零的实数，所述的第一直流电源的电压值和第二直流电源的电压值均为U_dc，U_dc为实数，这样就能满足如下的公式组(1)的条件： 

其中U_L1为第一电感L1的电感电压值，U_L2为第二电感电感电压值，U_L3为第三电感电感电压值，U_L4为第四电感的电感电压值，U'_L1为 第五电感的电感电压值，U'_L2为第六电感的电感电压值，U'_L3为第七电感的电感电压值，U'_L4为第八电感的电感电压值，U_C1为第一电容的电容电压值，U_Ｃ2为第二电容的电容电压值，U'_Ｃ1为第三电容的电容电压值，U'_Ｃ2为第四电容的电容电压值，U_L1、U_L2、U_L3以及U_L4相等且均为U_L，U'_L1、U'_L2、U'_L3以及U'_L4相等且均为U'_L，U_C1和U_Ｃ2相等且均为U_Ｃ，U'_Ｃ1和U'_Ｃ2相等且均为U'_C，U_L、U'_L、U_Ｃ以及U'_C均为实数值。