Z源逆变器电路结构及工作原理

概述：
1 Z源逆变器的提出背景
能源是经济发展的基础，没有能源工业的发展就没有现代文明。随着世界能源短缺和环境污染问题的日益严重，能源和环境成为二十一世纪人类所面临的重大基本问 题，清洁的可再生能源的发展和应用越来越受到世界各国的广泛关注。DC/AC变流电路，即逆变电路，能够实现直流电能到交流电能的转换。在已有的电能生产 方式中，化学能电池和太阳能电池都属于直流电源，当需要由这些电源向交流负载供电时，就必须要经过DC/AC变换。此外，还有公共电网和各种独立电源，由 这些电源向交流负载供电是最普遍的方式，但随着生产的发展，有相当一部分的用电负载对供电质量有特殊要求，上述电源难于直接向这些负载供电。为满足这些要 求，也需要DC/AC变换。直接将太阳电池或化学电池等直流电能转换为负载所需要的交流电能称为直接变换。而采用AC-DC一AC结构的多级转换系统中的 逆变转换称为间接变换。

根据直流侧滤波器的形式，传统的逆变电路可以分为电压源和电流源两类。电压源逆变器输入直流电压而输出交流电压，根据应用场合的不同，输出电压的幅值和频率可以恒定或变化。其电路结构如图1所示。而电流源逆变器则是需要输入一个恒定的电源，其电路结构如图2所示。

图1 电压源逆变器电路结构

图2 电流源逆变器电路结构

电压源逆变器和电流源逆变器存在下述共同的缺点。
(1) 它们或是升压型，或是降压型变换器，而不可能是升/降压型变换器。也就是说，它们可得到的输出电压范围是有限的，或低于、或高于输入电压，如果需要较宽的输入电压范围，需要额外附加一级DC/DC变流器，影响效率的提高。
(2) 它们抗电磁干扰的能力较差，当由于电磁干扰导致桥臂短路或者开路时，容易造成变流器损坏，影响它们的可靠性。
(3) 针对不同性质的负载，其主电路不同，当负载性质发生变化时，主电路必须跟着变化。
虽然说传统的电压源和电流源逆变器存在缺点，但是基于传统的电压源和电流源逆变器的电力传动系统又应用非常普遍。因此，研究一种拓扑简单、效率高、可靠性高的逆变器来取代传统的逆变器将会产生很大的经济和社会效益。
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