改进型开关电感准 Z 源逆变器
0 引言
自彭方正等人提出 Z 源拓扑以来[1]，该结构已经受到了国内外学者的广泛关注[2-6]。相对于传统的电压源型逆变器[7-9]，Z 源结构的逆变器(Z-sourceinverter，ZSI)通过上下桥臂直通实现升压，适用于电压等级较低的场合；消除了上下桥臂的死区时间，从而有利于改善输出电压的波形；单级变换，提高了系统的效率；减小了EMI 噪声的影响。然而，传统的Z 源逆变器同样存在明显的缺点：1）输入电流断续，降低了直流源的利用率，同时也影响了直流源的使用寿命；2）升压能力有限；3）器件应力较大，同时存在严重的启动冲击。为克服以上不足之处，国内外学者针对Z 源逆变器的拓扑结构开展了大量的分析和研究。
文献[10]提出了一种改进型Z 源拓扑，减小了器件的电压应力，同时降低了启动电流冲击；但是升压能力没有改变，且输入电流仍然断续。文献[11]提出了一组增强型Z 源逆变器，通过二极管、电容及电感的级联实现升压；但是升压效果不明显，而且系统结构较为复杂。文献[12]提出的拓扑不仅实现了输入电流连续，提高了升压能力，同时也减小了启动电流冲击，但是有源开关的引入增大了系统的损耗。文献[13]提出了一组准Z 源(quasi Z-sourceinverter，QZSI)拓扑，不仅实现了直流侧输入电流的连续，而且简化了拓扑结构，降低了器件的应力，但是其升压能力依然有限。文献[14]在准Z 源结构上衍生出了耦合电感Z 源拓扑，通过改变匝比及直通时间实现升压，简化了电路结构，但是很难避免漏感带来的不利影响。
在DC-DC 变换器中采用开关电容(switchedcapacitor，SC)、开关电感(switched inductor，SL)等结构，不仅能够实现高倍数的升压，而且提高了变换器的效率以及功率密度[15-17]。文献[18]提出了一种开关电感型Z 源逆变器，实现了开关电感与Z源逆变器的完美结合，大大提高了系统的升压能力；但是输入电流断续，且电容电压应力高、启动电流冲击大。相对于文献[18]中的开关电感Z 源逆变器，文献[19]将开关电感技术应用于准Z 源逆变器中，提出了开关电感Ⅰ型准Z 源拓扑；不仅实现了输入电流连续，而且减小了电感、电容的应力，避免了启动电流冲击；同时电路拓扑得到了简化，缩小了电路的体积，也降低了成本。文献[20]提出的开关电感型Quasi-Z 源逆变器，相对于开关电感Ⅰ型拓扑，具有更高的升压能力；但是电感和二极管数量的增加使电路的体积增大，同时也提高了电容电压应力。