由文献知,高性能Z源逆变器在Z网络小电感并且负载变化范围很大的情况下,各部分电压之间的关系与传统Z源逆变器处于正常状态时各部分的关系完全相同。所以传统Z源逆变器的电压关系对改进后的Z源结构仍然适用。
由图4中的工作模式4、工作模式5和工作模式6代替了传统Z源逆变器在轻载或小电感时出现的三种特殊的非正常工作状态,保证电路工作正常。
高性能Z源逆变电路中逆变桥开关管可以部分实现零电压开通的功能。如图4所示,当电路处于工作模式6时,电路中的电流通过输入电容和Z网络电容构成回路,如果此时加入直通信号,即开关SW关闭,电感中的电流不能突变,电流通过逆变桥开关管的体二极管构成回路,形成了图4(g)中的①所示的特殊直通状态。该状态使二极管把直流链电压Vi箝在了零电压,与此同时电感电流在负向减小,当减小到零后,由于已经有直通信号,所以,逆变桥开关管零电压导通,实现了开关管直通状态下的零电压开通。
它具有如下优点:新型拓扑具有内在的抑制启动冲击的能力,通过采用合适的软启动策略,可以实现变换器的软启动;消除了直流链的电压畸变;电路对负载的适应能力强,即能够工作在燃料电池汽车速度变化大环境下;简化了Z网络电感的设计和控制系统的设计;能部分实现逆变桥开关管在直通状态时的零电压导通,减少了开关损耗,改善了开关管的工作环境。使其更加适合燃料电池汽车高功率密度、宽电压范围、瞬时过载能力强、高可靠性、输出功率大、成本合理等要求,在燃料电池汽车上有很好的应用前景。
2 Z源逆变器的调制方法
在众多逆变器控制算法里,SVPWM算法以其有物理概念清晰,直流电压利用率高,动态响应快,在输出电压波形质量相同情况下开关器件工作频率低,开关损耗小等优点,广泛应用在三相逆变器的控制中。